Analog vs. Digital: Diferențe, avantaje și dezavantaje în tehnologia audio
Însunet analogicPresiunea sonoră este transmisă ca un semnal electric continuu — fără discretizare.Audio digitalÎn schimb, acest semnal este eșantionat la intervale de timp fixe (rată de eșantionare) și stocat ca o secvență de numere. Ambele abordări s-au dovedit a fi eficiente în aplicații profesionale.AmestecareașiStăpânireapunctele lor forte și punctele slabe — acest articol explică diferențele tehnice în mod neutru și pe baza unor fapte măsurabile.
Nu se aplică în toate cazurile, dar din când în când estesunet analogic im AmestecareasauStăpânireaimer nochmult înaintea pluginurilor audio.
Lucrul amuzant este că există într-adevăr tabele și fapte științifice care pun mixarea și masterizarea analogică cu mult înaintea pluginurilor audio. Deci nu este vorba de magie sau doar de sentimente, faptele vorbesc mult.
Dar asta nu înseamnă că ai unulLovitură numărul unupoate fi produs doar analog. Există multe melodii grozave care pot fi produse și digital, direct din cutie (in cutie) au apărut. Dar dacă într-adevărsunet profund și bogattrebuie să fie generat în mod analog este încă cel mai bun mod.
Încă un lucru de spus înainte de a aprofunda. Așa cum se întâmplă atât de des, diavolul este în detalii și acest lucru este prea des ascuns în cele mai întunecate colțuri ale matematicii de procesare a semnalului. De aceea încercăm să nu folosim prea mult jargon tehnic aici și să-l explicăm într-un mod foarte ușor.
SAMPLERATE – PRECIZIȚIE ȘI REZOLUȚIE TIMP
Toate sistemele audio (DAW) au limitările lor. Dar se întâmplă că circuitele analogice nu sunt întotdeauna limitate la 22 kHz sau 48 kHz ( cum funcționează digital la 44,1 kHz sau 96 kHzrata de eșantionarefabrică ), și chiar dacă lățimea de bandă combinată de la intrare la ieșire este de numai 20 kHz, ramurile individuale ale aceluiași circuit potAu lățimi de bandă în intervalul de megaherți sau mai mari.
Dar de ce este necesar acest lucru? Oamenii aud doar până la 20 kHz și doar la o vârstă fragedă sau dacă tatăl tău este un câine 🙂
Glume deoparte, în timpul procesării în sine, mai ales dacă sunt rapideconstante de timpînprocesarea dinamiciisunt implicați (de exemplu, încompresor audio1176…), produsele secundare ale sintezei semnalelor de control sau chiar semnalul de control în sine pot apărea și pot avea o lățime de bandă mult mai mare decât poate percepe urechea umană.
În comparație cu algoritmii de procesare digitală de bază, acest lucru permite circuitelor analogice să „vârfuri între probe„să răspundă și să genereze semnale de control din conținutul de frecvență care depășește intervalul de auz uman sauLimita de frecvență Nyquista unui sistem digital depășește semnificativ.
Un circuit audio cu lățime de bandă mai mare, dacă nu este proiectat cu adevărat cu atenție, poate fi mai susceptibil la oscilații la frecvențe mult peste intervalul nostru de auz. Acest fenomen poateredusÎnălțime , distorsiuni ciudate și intermodulații în cântecul nostru, dintre care niciuna nu sună cu adevărat plăcut. Cu toate acestea, nu trebuie disprețuit că, cu un design corect al circuitului „încorporat”Adevărata procesare de vârfîn timpul intrării în AD-convertizor(Conversia de la analog la digital) poate economisi câțiva dB de marjă superioară.
NONLINEARITATI – DIFERITE EGAL MAI BINE?
De asemenea, dispozitivele analogice din muzică nu trebuie să îmbine cumva diferite curbe matematice pentru asaturare, deformareși simularea altor neliniarități - lucruri inerente procesării digitale a sunetuluicea mai grea căderea face bine. În schimb poateechipamente analogiceexact acelasi efect cuprecizie mult superioarăobțineți, astfel încât să puteți obține rezultate perfecte, imperfecte în mixare sau masterizare. Nu este necesarSupraeșantionareaa folosi. Va continua să funcționeze chiar dacă ați actualizat DAW-ul sau pluginurile.
SUPRASEMUNARE ÎN EDITARE AUDIO
Supraeșantionarea* sau supraeșantionarea are loc atunci când un semnal cu arata de eșantionare mai mareeste procesat decât este necesar de fapt pentru afișarea lățimii de bandă a semnalului. O supraeșantionarepoate avea avantaje în unele aplicații.
*Termenii corecti pentru acest proces atunci când este realizat digital/ITB ar fi supraeșantionarea, procesarea și downsampling, dar, deoarece efectul lățimii de bandă crescute este același ca și cum semnalul a fost inițial supraeșantionat atunci când este convertit în digital, majoritatea folosesc pluginuri - Producătorii folosesc termenul supraeșantionarea ca explicație.
Acest proces necesită filtre foarte bune în pluginuri pentru a evita generarea de conținut de frecvență care nu era prezent în sunetul original, prevenind astfel un sunet distorsionat.Amestecasau pentru a obține o diplomă de master.
Multe procesoare de dinamică digitală cu sunet bun (plugin-uri VST) au supraeșantionare încorporată pentru a oferi o imagine mai precisă,răspuns natural de reducere a câștiguluia livra.
Dar nici măcar supraeșantionarea nu poate fi comparată cu astaPrecizia unui circuit analog bine proiectat. Acest lucru este deosebit de important pentru toate procesările dependente de timp. Prin urmare, diferența este mult mai vizibilă la procesoarele de dinamică (cum ar fi compresoare, limitatoare, porți etc.) unde preciziaAtacă și eliberează curbele de sincronizareinfluențează decisiv caracterul tonal al compresiei, limitării, expansiunii sau gatingului. Pluginurile trebuie cel puțin să supraeșantioneze atât circuitele audio, cât și cele de sincronizare pentru a avea vreo șansă de comparație.
LĂȚIME DE BANDA DISPOZITIVELOR ANALOGICE ȘI PLUGINE-urilor
Subiectul lățimii de bandă a dispozitivelor analogice și a pluginurilor a fost deja atins în textul de mai sus, dar vrem să aprofundăm mai mult aici.
Ori de câte ori semnalul audioneliniarăalergând, asta creează unulconținut suplimentar de frecvență. Deci, dacă un vârf este tăiat, totul deasupra tăieturii trebuie să meargă undeva, pentru că este foarte puțin probabil să se stingă în aer...
Cu dispozitivele analogice, aceste frecvențe mai înalte fie dispar în circuit, fie ajung la convertorul A/D și se pierd acolo.
Lucrurile se pot complica cu pluginurile audio. Pentru a rămâne fidel teoremei de eșantionare, un algoritm digital trebuie să combine această redistribuire a energiei cu oset mult mai limitata frecventelor disponibile.
Cum afectează acest lucru semnalul audio?
Așadar, pentru a auzi tonuri plăcute de armonică a 2-a și a 3-a în melodia dvs. când apare saturația într-o componentă de 14 kHz a unui sunet „S” la o rată de eșantionare de 48 kHz, trebuie să luați măsuri mai drastice. Frecvențele de 28 kHz și 42 kHz pur și simplu nu „există” în ratele de eșantionare de 48 kHz deoarece, datorită modului în care funcționează fizica, depășesc limita de frecvență Nyquist.
Dacă nu ești atent, aceste armonici superioare vor apărea incorect la 20 kHz și 6 kHz. Dacă se întâmplă asta, este total rău, se numește acest fenomenAlianta. Aici puteți auzi un sunet ciudat în timpul procesăriicalitate metalică sau plastică. Găsirea unei soluții bune la această problemă cu pluginul nu este întotdeauna ușoară și necesită întotdeaunaCompensații în designul filtrelor și utilizarea procesorului.
MODELARE ANALOGICĂ PENTRU PLUGINE
Vrei să faci o replică analogică reală? Atunci pune-ți centura pentru că nu va fi ușor.
Încercăm să aruncăm puțină lumină asupra mlaștinii tehnologice și să oferim o imagine de ansamblu de bază fără jargon tehnic.
Modelarea unui circuit analogic înseamnă că trebuie să ne dăm seama cum funcționează circuitele în raport cu diferitelenivelul semnalului de intrareșicontinutul de frecventase comportă astfel încât să știm ce iese la celălalt capăt pentru orice intrare dată. Nu este suficient să încerci emularea cu un semnal de test și apoi să o faci exact la fel pentru toate sunetele. Trebuie să-l faci posibil cu sunete diferite și devine unulAcțiune de echilibrare la codificarea pluginurilor.
Pentru a face acest lucru cu atenție și corect, trebuie să cunoaștem componentele electrice ale acestui circuit (Rezistoare, condensatoare, tranzistoare, tuburi, inductorietc.) și cu cât modelul ar trebui să fie mai precis, cu atât mai bine trebuie să descriem aceste elemente. Sigur, un rezistor este doar un fir căruia nu îi place să fie împinși mulți electroni peste el, dar face asta în mod egal pentru toate tipurile de semnale audio? Ce se întâmplă dacă această rezistență este lângă un inductor voluminos sau un tub supraîncălzit?
De fiecare dată când creăm o descriere mai bună și mai completă pentru fiecare element pentru a obține o mai mare acuratețe, extrapolarea în cadrul pluginurilor VST sau AU devine mai complicată. Poate deveni atât de complex încât este fie aproape imposibil de navigat, fie prea dificil de calculat în timp real.
Este de la sine înțeles că sunt multemai mult timp de dezvoltareși, prin urmare, are nevoie de bani pentru ca această extrapolare să funcționeze foarte bine. De aceeamulte plugin-uri au o versiune simplificată. Și deși funcționează în timp real, trebuie spus că, chiar dacă îl privești de la distanță, easeamănă doar cu ceea ce poate face un circuit real, pentru că lipsesc detaliile esențiale.
Ceva lipsește din algoritmii audio și puteți auzi și asta. Dacă jumătățile de măsură sunt acceptabile pentru dvs., atunci este grozav, dar bănuiesc că majoritatea dintre voi aveți nevoie de mai mult.
MAI MULTĂ PROFONDIM ÎN EDITARE AUDIO
Să aruncăm o privire lacircuite sidechainprocesoare dinamice cum ar ficompresoare audiosaulimitativ-Pluginuri. Ei folosesc diode (printre multe alte elemente) pentru a crea tensiunea de control dintr-un semnal audio. O diodă este osupapă cu un singur senspentru curent electric și de fiecare dată când această supapă se deschide sau se închide, o face foarte repede și, în consecință, produce un scurtcircuit.zgomot de înaltă frecvență, similar cu un „clic” care produce o probă lipsă sau proastă în înregistrarea digitală a sunetului. Acesta estenicio problemă pentru un circuit analogiccu o lățime de bandă limitată în mod natural, care doar filtrează acel zgomot, dar în pluginurile digitale trebuie să fii atent cu chestii de genul acesta sau este mai multă muncă decât merită.
Și apoi mai esteneliniaritateîn fiecare a treia componentă și diferit pentru fiecare tranzistor, tub, transformator și multe alte elemente.
Concluzie: Dispozitivele analogice nu se deranjează cu ecuațiile matematice, ci doar își fac treaba cu tranziții netede, curbe complexe sau tăieturi ciudate și fără latență. Pur și simplu imbatabil.
Neliniaritățile din procesarea digitală sunt de obicei tratate cu funcții de transfer polinomial mai mult sau mai puțin complexe - curbe care vă spun ce nivel ar trebui să fie un eșantion de ieșire pentru un eșantion de intrare dat. Uneori trebuie adunate altele diferite pentru a obține saturații diferite pentru niveluri diferite sau polarități diferite, dacă este unsaturație asimetricăacte. Aceste ecuații și curbele lor sunt de obicei aproximări a ceea ce ar putea face un singur tranzistor, tub, transformator sau întreg circuit electric, dar sunt doar aproximări.
MAI MULTĂ PROFONDIE ȘI PENTRU CÂNTECUL TĂU?
Testați acum mixarea și/sau masterizarea noastră analogică, fie pentru CD-uri sau servicii de streaming! Beneficiați de peste 20 de ani de experiență și de neliniaritatea celor mai bune hardware!
COMPLEXITATEA HARDWARELOR AUDIO ANALOGICE
Cu cât aceste aproximări ar trebui să fie mai precise, cu atât ecuațiile sunt mai lungi și mai mari, ceea ce înseamnă matematică mai complexă, timpi de calcul mai mari și o rată de eroare mai mare. Deci, în majoritatea cazurilor, este un compromis între acuratețe, utilizarea procesorului și sănătatea mentală a inginerului DSP pentru a dezvolta un plugin audio bun. Acestea sunt „ultimele procente” care lipsesc.
Deci hai să mergem mai adânc. Să construim un adevărat model electric al circuitului pe care îl iubim pentru tonul cald și profunzime.
Nu-ți face griji, nu trebuie să fi studiat inginerie electrică timp de trei semestre pentru a ține pasul și nu trebuie să înțelegi totul. Este menit doar să ilustreze complexitățile modelării analogice adevărate în pluginuri, astfel încât să puteți aprecia și mai mult pluginurile care sună grozav și să vă faceți o idee de ce există încă atât de multe puncte slabe.
Vom începe cu ecuațiile lui Kirchhoff, care sunt folosite pentru a calcula curenții și tensiunile din circuitele electrice, și ne vom apuca de treabă! După zile de rulare a simulărilor și de rulare a ecuațiilor lungi de 20 cm pe mai multe coli de hârtie, obținem în sfârșit o funcție de transfer. Ordinul 7 (pentru că un circuit audio destul de micusor 7 condensatoarear putea avea). Făcut?!
Din păcate, nu se va întâmpla prea curând. Fiecare condensator este, de asemenea, un inductor mic și are un anumit curent de scurgere (rezistență paralelă) și o anumită rezistență în serie (ESR). Acest lucru practic dublează numărul de părți reactive din circuit și dublează ordinea funcției de transfer.
Hopa, am uitat să menționez altele diferiteAmplificatoarele operaționale au rate de variație diferiteau asta intr-unacomportament înalt dependent de niveldoborî. Dar nu ai op-amp-uri, doar tranzistori sau tuburi? Capacitate parazitare, funcții de transfer neliniar, rezistențe de sângerare între straturile N și P, .... Matematica pare să explodeze cu fiecare model potrivit pe care vrei să-l integrezi. Ai încercat atât de mult, ce s-a întâmplat?
bobine de inducție
Este posibil să fi văzut un transformator de intrare, interetaj și de ieșire în acest frumos Neve 33609? Ooooh, unul are chiar și o înfășurare terțiară - oh grozav!
Nu renunța acum!
Înainte să te gândești la asta, doar atâtraportul de transmisiesi cevasaturarede aplicat...există și o capacitate parazită între înfășurări care formează o buclă rezonantă cu inductanța înfășurării, rezistența în serie a fiecărei înfășurări și probabil puțin mai puțin de alte zece parazite electricetulburări de asociere, pe care trebuie să îl luați în considerare atunci când porniți în călătoria dvs. pentru a crea un model de transformator perfect.
Dezbaterea este veche, practica este pragmatică — modul în care analogul și digitalul sunt combinate în masterizarea modernă este descris deGhid de masterizare.
Proprietățile de saturație și histerezis ale miezului depind de aliajul său, procesul de producție, forma, procesul de construcție și eventualele imperfecțiuni fizice, cum ar fi B. unulspațiu de aer neintenționat într-un miez, care nu este perfect asamblat.
Unele transformatoare și inductori chiar încep să facă zgomot fizic deoareceforte magneticemutați-le suficient de departe încât să le puteți auzi. Acesta este altulpierderi neliniare de energie, pe care trebuie să le luați în considerare pentru un șablon perfect. De altfel, textul de mai sus se referă la inductori care sunt utilizați în multeEQ vintagesunt utilizate modele (de exemplu, Pultec EQP-1A), într-o oarecare măsură pentru banda magnetică și în multe privințe pentru capete de bandă.
CONCLUZIA SOBRĂ
Acum că toate punctele de mai sus au fost acoperite din toate unghiurile, ce zici de modelarea corectă a unui aparat de bandă discret, vintage, echilibrat cu transformator de Clasa A?
Am auzit de la tine acum că aș prefera să mă împușc în picior?
Ei bine, acesta este probabil singurul răspuns corect.
Și vă spun de ce...
După cum puteți vedea, avețiinstrumente audio digitalecele mai multe probleme când vine vorba de sunetul dreptnu suna perfectpermite. Pentru că, după norocul, ne place cam acea imperfecțiune pentru că simțim că acestea sunt înregistrărilemai plin, mai lin, mai eufoniclasă-l să sune - și desigur subiectiv mai bine în multe privințe.
Am interiorizat acest sunet în trup și suflet, impresia sonoră specifică a dispozitivelor analogice care sunt folosite în melodiile noastre preferate. Asta pentru că ne plac melodiile și sunetele pe care inginerii și producătorii le-au ales, au devenit parte dintr-o estetică combinată. Când creați o piesă, aceste sunete sunt referința pe care doriți să o atingeți și să o depășiți.
Știind acest lucru, nu este o coincidență faptul că mulți ingineri audio care folosesc setări hibride au trecut la un flux de lucru care merge ceva de genul „digital pentru chirurgie și corecție, analog pentru culoare„. Este nevoie de tot ce este mai bun din ambele lumi și folosește tehnologii diferite pentru sarcinile pe care le îndeplinesc cel mai bine.
Analog vs. Digital: Comparație directă dintr-o privire
| criterii | Analogic | Digital (ITB) |
|---|---|---|
| caracter sonor | Semnal continuu, saturație naturală și căldură prin neliniarități | Semnal discret; cu o etalonare corectă a amplificării, sună neutru și transparent. |
| Dinamică și spațiu pentru cap | Clipping ușor, sunete overdrive muzicale | Decupare puternică la 0 dBFS, posibilă planificarea precisă a headroom-ului |
| fremăta | Zgomotul termic și zgomotul de bandă sunt prezente (caracteristice) | Zgomot de cuantizare (la 24 biți < -144 dBFS, practic inaudibil) |
| Workflow | Hardware-ul, patchbay-ul, recall-ul sunt complexe; fiecare dispozitiv este unic. | Complet rechemabil, versionare, posibilitate de lucru la distanță |
| Cheltuieli | Hardware-ul de înaltă calitate este scump de achiziționat și de întreținut. | Scalabil; acces posibil cu un buget mic |
Chiar sună analogul mai bine decât digitalul?
Nu în general. Echipamentele analogice, datorită neliniarității lor, generează o căldură și o saturație naturală pe care mulți muzicieni le consideră atrăgătoare. Fie că asta...BesserDepinde de stil și de obiectiv. Digitalul oferă adesea rezultate și mai precise, neutre și transparente. În mediile profesionale...StăpânireaStudiourile combină adesea ambele lumi.
Care este principala diferență dintre sunetul analogic și cel digital?
Sunetul analogic este un semnal electric continuu. Sunetul digital este o secvență discretă de numere (eșantioane) care este convertită înapoi într-un semnal analogic în timpul redării. Diferența crucială constă în procesarea semnalului: procesarea analogică utilizează fenomene fizice reale (tranzistoare, condensatoare, transformatoare), în timp ce procesarea digitală utilizează matematica.
Pot plugin-urile să înlocuiască hardware-ul analogic 1:1?
Nu, nu complet. Pluginurile modelează matematic comportamentul circuitelor analogice - cu cât modelul este mai precis, cu atât sarcina procesorului este mai mare. Cele mai fine neliniarități (cum ar fi cele găsite în tranzienții rapizi sau overdrive) sunt dificil de reprodus. Cu toate acestea, emulările de înaltă calitate se apropie foarte mult de acest nivel.
Pentru ce producții muzicale merită masterizarea analogică?
Procesarea analogică este deosebit de utilă pentru muzica care beneficiază de un caracter sonor cald și o saturație naturală: rock, jazz, cântăreți/compozitori, producții de vinil. Pentru EDM sau mixuri pop foarte transparente, procesarea digitală este preferabilă.Stăpânireaadesea mai precis. Multe studiouri, precum Peak-Studios, folosesc o abordare hibridă.
