Analoog vs. digitaal – Waarom analoog nog steeds beter klinkt!
Het is niet in alle gevallen van toepassing, maar zo nu en dan is het dat wel analoog geluid im Mixing of masteren nog ver vooruit op audio-plug-ins.
Het grappige is dat er inderdaad wetenschappelijke tabellen en feiten zijn die analoog mixen en masteren ver boven audio-plug-ins plaatsen. Het gaat dus niet om magie of gewoon onderbuikgevoel, de feiten spreken boekdelen.
Maar dat betekent niet dat je er een hebt Nummer één hit kan alleen analoog produceren. Er zijn veel geweldige nummers die ook digitaal zijn gemaakt, puur ITB (in the box). Maar als een recht diep en rijk geluid analoog moet worden gegenereerd, is nog steeds de beste manier.
Nog één ding om te zeggen voordat we dieper graven. Zoals zo vaak het geval is, zit de duivel in de details en dit is maar al te vaak verborgen in de donkerste hoeken van de signaalverwerkingswiskunde. Daarom proberen we hier niet te veel technisch jargon te gebruiken en het op een heel makkelijke manier uit te leggen.
SAMPLERATE – NAUWKEURIGHEID EN TIJDRESOLUTIE
Alle audiosystemen (DAW's) hebben hun beperkingen. Maar het komt voor dat analoge circuits niet altijd beperkt zijn tot 22 kHz of 48 kHz (hoe het digitaal werkt met een samplefrequentie van 44,1 kHz of 96 kHz), en zelfs als de gecombineerde in-to-out bandbreedte slechts 20 kHz is, kunnen de afzonderlijke takken van hetzelfde circuit Bandbreedtes in het megahertz-bereik of hoger hebben.
Maar waarom is dit nodig? Mensen horen alleen tot 20 kHz en alleen op jonge leeftijd of als je vader een hond is
Grappen terzijde, tijdens de verwerking zelf, vooral als er snelle zijn timing constanten in de dynamische verwerking zijn betrokken (bijv. bij audiocompressor 1176…), kunnen de bijproducten van de synthese van de besturingssignalen, of zelfs het besturingssignaal zelf, optreden en een veel grotere bandbreedte hebben dan het menselijk oor kan waarnemen.
Vergeleken met standaard digitale verwerkingsalgoritmen kunnen de analoge circuits hierdoor “inter-sample pieken“om te reageren en controlesignalen te genereren uit frequentie-inhoud die het menselijke gehoorbereik of de Nyquist-frequentielimiet van een digitaal systeem aanzienlijk overschrijden.
Een audiocircuit met een hogere bandbreedte kan, als het niet echt zorgvuldig is ontworpen, gevoeliger zijn voor oscillaties bij frequenties die ver boven ons gehoorbereik liggen. Dit fenomeen kan verminderde hoofdruimte, rare vervormingen en intermodulatie in ons nummer, die allemaal niet echt aangenaam klinken. Niettemin is het niet te verachten dat met het juiste circuitontwerp van de "ingebouwde" Echte piekverwerking kan een paar dB hoofdruimte besparen bij het ingaan van de AD-converter (conversie van analoog naar digitaal).
NIET-LINEARITEITEN – VERSCHILLENDE GELIJK BETER?
Analoge apparaten in muziek hoeven ook niet op de een of andere manier verschillende wiskundige curven aan elkaar te naaien om: verzadiging, vervorming en het simuleren van andere niet-lineariteiten - dingen die inherent zijn aan digitale geluidsverwerking zwaarste valgoed te doen. In plaats daarvan kan analoge apparatuur precies hetzelfde effect met veel superieure nauwkeurigheid bereiken, zodat u perfecte, onvolmaakte resultaten kunt behalen bij het mixen of masteren. Het is niet noodzakelijk Overbemonstering gebruiken. Het blijft werken, zelfs als u uw DAW of de plug-ins hebt bijgewerkt.
OVERSAMPLING IN AUDIOBEWERKING
Oversampling* of oversampling treedt op wanneer een signaal met a hogere samplefrequentie wordt verwerkt dan werkelijk nodig is voor het weergeven van de signaalbandbreedte. Een oversampling kan voordelen hebben in sommige toepassingen.
*De juiste termen voor dit proces als het digitaal wordt gedaan/ITB zijn upsampling, processing en downsampling, maar aangezien het effect van de grotere bandbreedte hetzelfde is als wanneer het signaal oorspronkelijk oversampled was toen het naar digitaal werd geconverteerd, gebruiken de meeste plug-ins. Fabrikanten gebruiken de term oversampling als verklaring.
Dit proces moet zeer goede filters in de plug-ins bevatten om te voorkomen dat er frequentie-inhoud wordt gemaakt die niet aanwezig was in de originele audio, om geen vervormd geluid in de mix of master te krijgen.
Veel goed klinkende digitale dynamiekprocessors (VST-plug-ins) hebben ingebouwde oversampling voor een nauwkeuriger, natuurlijke gain-reduction-reactie afleveren.
Maar zelfs oversampling is daarmee niet te vergelijken Nauwkeurigheid van een goed ontworpen analoog circuit. Dit is vooral belangrijk voor alle tijdafhankelijke verwerkingen. Het verschil is daarom veel meer merkbaar in dynamische processors (zoals compressoren, limiters, gates, etc.) waar de nauwkeurigheid van de Aanval en release timing curves heeft een beslissende invloed op het tonale karakter van de compressie, beperking, expansie of gating. Plug-ins moeten op zijn minst zowel audio- als timingcircuits oversamplen om enige kans op vergelijking te hebben.
BANDBREEDTE VAN ANALOGE APPARATEN EN PLUGINS
Het onderwerp bandbreedte van analoge apparaten en plug-ins is in de bovenstaande tekst al aangestipt, maar we willen hier dieper op ingaan.
Wanneer het audiosignaal niet-lineair rennen, dat schept een extra frequentie-inhoud. Dus als een piek wordt afgesneden, moet alles boven de snede ergens heen, want het is zeer onwaarschijnlijk dat het in de lucht zal suizen...
Bij analoge apparaten verdwijnen deze hogere frequenties ofwel in het circuit, ofwel bereiken ze de A/D-converter en gaan daar verloren.
Dingen kunnen ingewikkeld worden met audio-plug-ins. Om trouw te blijven aan de bemonsteringsstelling, moet een digitaal algoritme deze herverdeling van energie combineren met a veel beperktere set van beschikbare frequenties.
Wat voor invloed heeft dit op het audiosignaal?
Om dus aangename 2e en 3e harmonische boventonen in je nummer te horen wanneer er verzadiging optreedt in een 14 kHz-component van een “S”-geluid bij een bemonsteringsfrequentie van 48 kHz, moet je drastischer maatregelen nemen. 28 kHz- en 42 kHz-frequenties "bestaan" eenvoudigweg niet in 48 kHz-bemonsteringsfrequenties, omdat de manier waarop de natuurkunde werkt betekent dat ze de Nyquist-frequentielimiet overschrijden.
Als je niet oppast, verschijnen deze hogere harmonischen ten onrechte bij 20 kHz en 6 kHz. Als dat gebeurt, is het helemaal erg, dit fenomeen heet aliasing. Hier hoor je een vreemd geluid tijdens de verwerking metalen of kunststof kwaliteit. Het vinden van een goede oplossing voor dit plug-inprobleem is niet altijd gemakkelijk en vereist altijd Afwegingen in filterontwerp en CPU-gebruik.
ANALOGE MODELLEN VOOR PLUGINS
Wil je een natuurgetrouwe analoge replica maken? Zet je dan vast, want dit zal niet gemakkelijk zijn.
We proberen wat licht te werpen op het technologiemoeras en een basisoverzicht te geven zonder technisch jargon.
Het modelleren van een analoog circuit betekent dat we moeten uitzoeken hoe de circuits presteren in relatie tot de verschillende ingangssignaal niveau: en frequentie inhoud gedragen zodat we weten wat er aan de andere kant uitkomt voor een bepaalde invoer. Het is niet voldoende om de emulatie uit te proberen met een testsignaal en het dan voor alle geluiden precies hetzelfde te doen. Je moet het doenbaar maken met verschillende geluiden en het wordt één Evenwichtsoefening bij het coderen van plug-ins.
Om het zorgvuldig en correct te doen, moeten we de elektrische componenten van dit circuit kennen (Weerstanden, condensatoren, transistors, buizen, inductoren etc.) en hoe nauwkeuriger het model zou moeten zijn, hoe beter we deze elementen moeten beschrijven. Natuurlijk, een weerstand is gewoon een draad die er niet van houdt dat er veel elektronen over worden geduwd, maar doet hij dat ook voor alle soorten audiosignalen? Wat als deze weerstand zich in de buurt van een omvangrijke inductor of een oververhitte buis bevindt?
Elke keer dat we een betere, completere beschrijving voor elk element maken om een grotere nauwkeurigheid te bereiken, wordt de extrapolatie binnen de VST- of AU-plug-ins ingewikkelder. Het kan zo complex worden dat het bijna onmogelijk is om te navigeren of te moeilijk om in realtime te berekenen.
Het spreekt voor zich dat er veel is meer ontwikkeltijd en heeft daarom geld nodig om deze extrapolatie echt goed te laten werken. Dat is waarom veel plug-ins hebben een vereenvoudigde versie. En hoewel het in realtime werkt, moet gezegd worden dat zelfs als je het van een afstand bekijkt, het lijkt alleen op wat een echt circuit kan doen, omdat de essentiële details ontbreken.
Er ontbreekt iets in de audio-algoritmen en dat hoor je ook. Als halve maten acceptabel zijn voor je op je tracks, dan is dat cool, maar ik gok dat de meesten van jullie meer nodig hebben.
MEER DIEPTE IN AUDIOBEWERKING
Laten we eens kijken naar de zijketencircuits dynamische processors zoals audiocompressoren of Het beperken van-Plug-ins. Ze gebruiken diodes (naast vele andere elementen) om de stuurspanning van een audiosignaal te creëren. Een diode is eeneen richtings klep' voor elektrische stroom, en elke keer dat deze klep opent of sluit, doet hij dit zeer snel en produceert bijgevolg een kortsluiting hoogfrequent geluid, vergelijkbaar met een "klik" die een ontbrekend of slecht voorbeeld produceert bij de digitale opname van audio. Dat is geen probleem voor een analoge schakeling met een van nature beperkte bandbreedte die die ruis gewoon wegfiltert, maar in digitale plug-ins moet je voorzichtig zijn met dit soort dingen of het is meer werk dan het waard is.
En dan is er de niet-lineariteit in elke derde component en anders voor elke afzonderlijke transistor, buis, transformator en vele andere elementen.
Conclusie: Analoge apparaten houden zich niet bezig met wiskundige vergelijkingen, ze doen gewoon hun ding met vloeiende overgangen, complexe curven of rare cut-offs, en zonder latentie. Gewoon onverslaanbaar.
Niet-lineariteiten in digitale verwerking worden meestal afgehandeld met min of meer complexe polynomiale overdrachtsfuncties - curven die u vertellen welk niveau een uitvoermonster moet zijn voor een bepaald invoermonster. Soms moeten er verschillende worden samengevoegd om verschillende verzadigingen voor verschillende niveaus of verschillende polariteiten te krijgen als het een asymmetrische verzadiging handelingen. Deze vergelijkingen en hun curven zijn meestal benaderingen van wat een enkele transistor, buis, transformator of hele elektrische schakeling zou kunnen doen, maar het zijn slechts benaderingen.
OOK MEER DIEPTE VOOR JE LIED?
Test nu onze analoge mixing en/of mastering, of het nu gaat om cd- of streamingdiensten! Profiteer van meer dan 20 jaar ervaring en de non-lineariteit van de beste hardware!
COMPLEXITEIT VAN ANALOGE AUDIOHARDWARE
Hoe nauwkeuriger deze benaderingen zouden moeten zijn, hoe langer en groter de vergelijkingen zijn, wat complexere wiskunde, langere rekentijden en een hoger foutenpercentage betekent. In de meeste gevallen is het dus een compromis tussen nauwkeurigheid, CPU-gebruik en het gezond verstand van de DSP-ingenieur om een goede audioplug-in te ontwikkelen. Dit zijn de ontbrekende “laatste paar procent”.
Dus laten we dieper gaan. Laten we een echt elektrisch model bouwen van het circuit waar we van houden vanwege de warme toon en diepte.
Geen zorgen, je hoeft niet drie semesters elektrotechniek te hebben gestudeerd en je hoeft ook niet alles te begrijpen. Het is alleen bedoeld om de complexiteit van echte analoge modellering in plug-ins te illustreren, zodat je de geweldig klinkende plug-ins nog meer kunt waarderen en een idee krijgt waarom er nog zoveel zwakke punten zijn.
We beginnen met de vergelijkingen van Kirchhoff, die worden gebruikt om de stromen en spanningen in elektrische circuits te berekenen, en gaan aan de slag! Na dagenlang simulaties te hebben uitgevoerd en 20 cm lange vergelijkingen over verschillende vellen papier te hebben uitgevoerd, krijgen we eindelijk een overdrachtsfunctie. 7e orde (omdat een vrij klein audiocircuit) gemakkelijk 7 condensatoren zou kunnen hebben). Gemaakt?!
Helaas zal het niet snel gebeuren. Elke condensator is ook een kleine inductor en heeft wat lekstroom (parallelle weerstand) en wat serieweerstand (ESR). Dit verdubbelt praktisch het aantal reactieve delen in het circuit en verdubbelt de volgorde van de overdrachtsfunctie.
Oeps, ik was vergeten te vermelden dat er verschillende zijn Op-amps hebben verschillende slew-snelheden heb dat in één niveauafhankelijk high-cut gedrag omver gooien. Maar je hebt geen op-amps, alleen transistors of buizen? Parasitaire capaciteiten, niet-lineaire overdrachtsfuncties, bleederweerstanden tussen de N- en P-lagen, .... De wiskunde lijkt te exploderen met elk goed model dat je wilt integreren. Je hebt zo hard geprobeerd, wat is er gebeurd?
inductiespoelen
Is het mogelijk dat ik in deze prachtige Neve 33609 een ingangs-, tussentrap en uitgangstransformator heb gezien? Ooooh, men heeft zelfs een tertiaire wikkeling - oh geweldig!
Geef nu niet op!
Voordat je er zelfs maar over nadenkt, gewoon dat overbrengingsverhouding: en zoiets verzadiging toe te passen ... er is ook een parasitaire capaciteit tussen de wikkelingen die een resonantielus vormt met de inductantie van de wikkeling, de serieweerstand van elke wikkeling en waarschijnlijk iets minder dan tien andere elektrische parasitaire sidekick stoornissen, waarmee u rekening moet houden wanneer u op reis gaat om een perfect transformatormodel te maken.
De verzadigings- en hysterese-eigenschappen van de kern zijn afhankelijk van de legering, het productieproces, de vorm, het constructieproces en mogelijke fysieke onvolkomenheden zoals Bot onbedoelde luchtspleet in een kern, die niet perfect is gemonteerd.
Sommige transformatoren en inductoren beginnen zelfs fysiek geluid te maken omdat de magnetische krachten beweeg ze zo ver dat je ze kunt horen. Dit is een andere niet-lineair energieverlies, waarmee u rekening moet houden voor een perfecte sjabloon. Overigens verwijst bovenstaande tekst naar inductoren die in veel vintage EQontwerpen worden gebruikt (bijvoorbeeld Pultec EQP-1A), tot op zekere hoogte voor magneetband en in veel opzichten voor bandkoppen.
DE SOBERE CONCLUSIE
Nu alle bovenstaande punten vanuit alle hoeken zijn behandeld, hoe zit het met het correct modelleren van een klasse A discrete, vintage, transformator-gebalanceerde bandmachine?
Hoor ik nu van je dat ik mezelf liever in mijn been schiet?
Nou, dat is waarschijnlijk het enige juiste antwoord.
En ik zal je vertellen waarom...
Zoals je kunt zien, heb digitale audiotools de meeste problemen als het gaat om het geluid recht klinkt niet perfect toestaan. Omdat we geluk hebben, houden we nogal van die imperfectie omdat we het gevoel hebben dat het de opnames zijn voller, gladder, meer welluidend laat het klinken - en natuurlijk in veel opzichten subjectief beter.
Dit geluid hebben we in lichaam en geest verinnerlijkt, de specifieke geluidsimpressie van de analoge apparaten die in onze favoriete nummers worden gebruikt. Dat komt omdat we houden van de nummers en de geluiden die de ingenieurs en producers hebben gekozen, ze zijn onderdeel geworden van een gecombineerde esthetiek. Bij het maken van een track zijn deze geluiden de referentie die u wilt bereiken en overtreffen.
Met deze kennis in het achterhoofd is het geen toeval dat veel geluidstechnici die hybride opstellingen gebruiken, zijn overgestapt op een workflow die er ongeveer zo uitziet: "digitaal voor chirurgie en correctie, analoog voor kleur“. Het neemt het beste van twee werelden en gebruikt verschillende technologieën voor taken waar ze het beste in zijn.
