Analog vs. digital: Skillnader, fördelar och nackdelar inom ljudteknik
Näranalogt ljudLjudtryck överförs som en kontinuerlig elektrisk signal – utan diskretisering.Digitalt ljudDäremot samplas denna signal med fasta tidsintervall (samplingsfrekvens) och lagras som en talsekvens. Båda metoderna har visat sig framgångsrika i professionella tillämpningar.MixingochMasteringderas styrkor och svagheter — den här artikeln förklarar de tekniska skillnaderna neutralt och baserat på mätbara fakta.
Det gäller inte i alla fall, men då och dåanalogt ljud im MixingellerMasteringfortfarandelångt före ljudplugins.
Det roliga är att det verkligen finns vetenskapliga tabeller och fakta som sätter analog mixning och mastering långt före ljudplugins. Så det här handlar inte om magi eller bara magkänsla, fakta talar sitt tydliga språk.
Men det betyder inte att du har enNummer ett träffkan bara produceras analogt. Det finns många bra låtar som också kan produceras digitalt, helt i lådan (i lådan) har uppstått. Men om en verkligtdjupt och fylligt ljudär att genereras analogt är fortfarande det bästa sättet.
En sak till att säga innan vi går djupare. Som så ofta är fallet finns djävulen i detaljerna, och dessa är alltför ofta gömda i de mörkaste hörnen av signalbehandlingsmatematiken. Det är därför vi försöker att inte använda för mycket teknisk jargong här och att förklara det på ett väldigt enkelt sätt.
SAMPLERATE – NOGGRANNHET OCH TIDUPPLÖSNING
Alla ljudsystem (DAW) har sina begränsningar. Men det händer att analoga kretsar inte alltid är begränsade till 22 kHz eller 48 kHz ( hur det fungerar digitalt vid 44,1 kHz eller 96 kHzprovtagningfunktioniert ), och även om den kombinerade in-till-ut-bandbredden bara är 20 kHz, kan de enskilda grenarna av samma kretsHar bandbredder i megahertz-intervallet eller högre.
Men varför är detta nödvändigt? Människor hör bara upp till 20 kHz och bara i unga år eller om din pappa är en hund 🙂
Skämt åsido, under själva bearbetningen, särskilt om några snabbatidskonstanteridynamik bearbetningär involverade (t.ex. iljudkompressor1176…), kan biprodukterna från syntesen av styrsignalerna, eller till och med själva styrsignalen, uppstå och ha en mycket bredare bandbredd än vad det mänskliga örat kan uppfatta.
Jämfört med grundläggande digitala bearbetningsalgoritmer tillåter detta de analoga kretsarna att "toppar mellan proverna"att svara och generera styrsignaler från frekvensinnehåll som överskrider den mänskliga hörselområdet ellerNyquist frekvensgränsav ett digitalt system överstiger betydligt.
En ljudkrets med högre bandbredd, om inte riktigt noggrant utformad, kan vara mer känslig för svängningar vid frekvenser långt över vårt hörselområde. Detta fenomen kannedsattHeadroom vid mixning och mastering , konstiga distorsioner och intermodulation i vår låt, ingen av dem låter riktigt trevlig. Ändå är det inte att förakta att med rätt kretsdesign av den "inbyggda"Sann toppbearbetningunder promenaden in i AD-Omvandlare(Omvandling från analog till digital) kan spara några dB headroom.
ONLINEARITET – OLIKA LIKA BÄTTRE?
Analoga enheter inom musik behöver inte heller på något sätt sy ihop olika matematiska kurvor för attmättnad, förvrängningoch simulera andra icke-linjäriteter - saker som är inneboende i digital ljudbehandlinghårdaste höstenatt göra rätt. Kan iställetanalog utrustningexakt samma effekt medmycket överlägsen noggrannhetuppnå, så att du kan uppnå perfekta, ofullkomliga resultat i mixning eller mastering. Det är inte nödvändigtÖverprovtagningatt använda. Det kommer att fortsätta att fungera även om du har uppdaterat din DAW eller plugins.
ÖVERSAMPLING I LJUDREDIGERING
Översampling* eller översampling inträffar när en signal med enhögre samplingsfrekvensbearbetas än vad som faktiskt krävs för att visa signalbandbredden. Ett översamplingkan ha fördelar i vissa tillämpningar.
*De korrekta termerna för denna process när den görs digitalt/ITB skulle vara uppsampling, bearbetning och nedsampling, men eftersom effekten av den ökade bandbredden är densamma som om signalen ursprungligen översamplades när den konverterades till digital, använder de flesta plugins -Tillverkare använder termen översampling som förklaring.
Denna process kräver mycket bra filter i plugin-programmen för att undvika att generera frekvensinnehåll som inte fanns i det ursprungliga ljudet, och därmed förhindra ett förvrängt ljud.Mixeller för att erhålla en magisterexamen.
Många välljudande digitala dynamikprocessorer (VST-plugins) har inbyggd översampling för att ge en mer exakt,naturlig förstärkningsreduktionatt leverera.
Men även översampling kan inte jämföras med detNoggrannhet hos en väldesignad analog krets. Detta är särskilt viktigt för all tidsberoende bearbetning. Skillnaden är därför mycket mer märkbar i dynamikprocessorer (som kompressorer, limiters, grindar, etc.) där noggrannheten hosAttackera och släpp timingkurvorpåverkar på ett avgörande sätt den tonala karaktären av komprimeringen, begränsningen, expansionen eller gating. Plugins måste åtminstone översampla både ljud- och tidskretsar för att ha någon chans till jämförelse.
BANDBREDD PÅ ANALOGA ENHETER OCH PLUGINS
Ämnet bandbredd för analoga enheter och plugins har redan berörts i texten ovan, men vi vill gå in mer på djupet här.
När ljudsignalenolinjärlöpning, det skapar enytterligare frekvensinnehåll. Så om en topp skärs av måste allt ovanför snittet gå någonstans, för det är mycket osannolikt att det kommer att susa ut i luften...
Med analoga enheter försvinner dessa högre frekvenser antingen i kretsen eller så når de A/D-omvandlaren och går förlorade där.
Saker och ting kan bli komplicerade med ljudplugins. För att förbli trogen samplingssatsen måste en digital algoritm kombinera denna energiomfördelning med amycket mer begränsad uppsättningtillgängliga frekvenser.
Hur påverkar detta ljudsignalen?
Så för att höra trevliga 2:a och 3:e övertoner i din låt när mättnad inträffar i en 14 kHz-komponent av ett "S"-ljud med en Sample rate på 48 kHz, måste du vidta mer drastiska åtgärder. 28kHz och 42kHz frekvenser "finns" helt enkelt inte i 48kHz samplingsfrekvenser eftersom de, på grund av hur fysiken fungerar, överskrider Nyquists frekvensgräns.
Om du inte är försiktig kommer dessa högre övertoner att visas felaktigt vid 20kHz och 6kHz. Om det inträffar är det helt illa, kallas detta fenomenaliasing. Här kan du höra ett konstigt ljud under bearbetningenmetallisk eller plastisk kvalitet. Att hitta en bra lösning på detta pluginproblem är inte alltid lätt och kräver alltidAvvägningar i filterdesign och CPU-användning.
ANALOG MODELLERING FÖR PLUGINS
Vill du göra en verklighetstrogen analog replik? Spänn dig sedan för det här kommer inte att bli lätt.
Vi försöker belysa teknikträsket och ge en grundläggande översikt utan teknisk jargong.
Att modellera en analog krets innebär att vi måste ta reda på hur kretsarna presterar i förhållande till de olikaingångssignalnivåochfrekvensinnehålluppföra oss så att vi vet vad som kommer ut i andra änden för varje given input. Det räcker inte att testa emuleringen med en testsignal och sedan göra det exakt likadant för alla ljud. Du måste göra det möjligt med olika ljud och det blir ettBalansgång vid kodning av plugins.
För att göra det noggrant och korrekt måste vi känna till de elektriska komponenterna i denna krets (Motstånd, kondensatorer, transistorer, rör, induktoreretc.) och ju mer exakt modellen är tänkt att vara, desto bättre måste vi beskriva dessa element. Visst, ett motstånd är bara en tråd som inte gillar att många elektroner trycks över den, men gör den det lika för alla typer av ljudsignaler? Vad händer om detta motstånd är nära en skrymmande induktor eller ett överhettat rör?
Varje gång vi skapar en bättre, mer komplett beskrivning för varje element för att uppnå större noggrannhet, blir extrapoleringen inom VST- eller AU-plugins mer komplicerad. Det kan bli så komplicerat att det antingen är nästan omöjligt att navigera eller för svårt att beräkna i realtid.
Det säger sig självt att det finns mycketmer utvecklingstidoch behöver därför pengar för att denna extrapolering ska fungera riktigt bra. Det är därförmånga plugins har en förenklad version. Och även om det fungerar i realtid, måste det sägas att även om man tittar på det på avstånd så är detliknar bara vad en riktig krets kan göra, eftersom de väsentliga detaljerna saknas.
Något saknas i ljudalgoritmerna och det kan du också höra. Om halvmått är acceptabelt för dig på dina spår är det coolt, men jag antar att de flesta av er behöver mer.
MER DJUP I LJUDREDIGERING
Låt oss ta en titt påsidokedjekretsardynamiska processorer somljudkompressorerellerBegränsande-Plugins. De använder dioder (bland många andra element) för att skapa styrspänningen från en ljudsignal. En diod är enenvägsventil' för elektrisk ström, och varje gång denna ventil öppnar eller stänger, gör den det mycket snabbt och ger följaktligen en kortslutninghögfrekvent brus, liknande ett "klick" som producerar ett saknat eller dåligt sampel i den digitala inspelningen av ljud. Det äringa problem för en analog kretsmed en naturligt begränsad bandbredd som bara filtrerar bort det bruset, men i digitala plugins måste du vara försiktig med sånt här annars är det mer jobb än det är värt.
Och så finns deticke-linjäriteti var tredje komponent och olika för varje enskild transistor, rör, transformator och många andra element.
Slutsats: Analoga enheter bryr sig inte om matematiska ekvationer, de gör bara sitt med mjuka övergångar, komplexa kurvor eller konstiga cut-offs och utan latens. Helt enkelt oslagbar.
Icke-linjäriteter i digital bearbetning hanteras vanligtvis med mer eller mindre komplexa polynomöverföringsfunktioner - kurvor som talar om vilken nivå ett utdatasampel ska vara för ett givet ingångssampel. Ibland behöver olika sättas ihop för att få olika mättnad för olika nivåer eller olika polariteter om det är enasymmetrisk mättnadhandlingar. Dessa ekvationer och deras kurvor är vanligtvis approximationer av vad en enda transistor, rör, transformator eller hela elektrisk krets skulle kunna göra, men de är bara approximationer.
MER DJUP FÖR DIN LÅT, OCKSÅ?
Testa vår analoga mixning och/eller mastering nu, oavsett om det gäller CD eller streamingtjänster! Dra nytta av över 20 års erfarenhet och olinjäriteten hos den finaste hårdvaran!
KOMPLEXITET AV ANALOG LJUDHÅRDVARA
Ju mer exakta dessa approximationer är tänkta att vara, desto längre och större är ekvationerna, vilket innebär mer komplex matematik, längre beräkningstider och högre felfrekvens. Så i de flesta fall är det en kompromiss mellan noggrannhet, CPU-användning och DSP-ingenjörens förstånd att utveckla ett bra ljudplugin. Dessa är de "sista procenten".
Så låt oss gå djupare. Låt oss bygga en riktig elektrisk modell av kretsen vi älskar för den varma tonen och djupet.
Oroa dig inte, du behöver inte ha läst elektroteknik i tre terminer för att komma och du behöver inte förstå allt. Det är bara menat att illustrera komplexiteten i äkta analog modellering i plugins, så att du kan uppskatta plugins som låter bra ännu mer och få en uppfattning om varför det fortfarande finns så många svagheter.
Vi börjar med Kirchhoffs ekvationer, som används för att beräkna strömmar och spänningar i elektriska kretsar, och börjar jobba! Efter dagar av att köra simuleringar och köra 20 cm långa ekvationer över flera pappersark får vi äntligen en överföringsfunktion. 7:e ordningen (eftersom en ganska liten ljudkretslätt 7 kondensatorerkan ha). Gjord?!
Tyvärr kommer det inte att hända snart. Varje kondensator är också en liten induktor och har viss läckström (parallell resistans) och viss serieresistans (ESR). Detta fördubblar praktiskt taget antalet reaktiva delar i kretsen och fördubblar ordningen för överföringsfunktionen.
Oj, jag glömde nämna att det finns olikaOp-förstärkare har olika svänghastigheterha det i ettnivåberoende högskärningsbeteendeslå ner. Men du har inga op-amps, bara transistorer eller rör? Parasitiska kapacitanser, icke-linjära överföringsfunktioner, blödningsmotstånd mellan N- och P-lagren, .... Matematiken verkar explodera med varje rätt modell du vill integrera. Du försökte så hårt, vad hände?
induktionsspolar
Är det möjligt att jag såg en ingångs-, mellanstegs- och utgångstransformator i denna vackra Neve 33609? Ooooh, en har till och med en tertiärlindning - åh bra!
Ge inte upp nu!
Innan du ens tänker på det, bara detutväxlingsförhållandeoch någotmättnadatt tillämpa...det finns också en parasitisk kapacitans mellan lindningarna som bildar en resonansslinga med lindningens induktans, serieresistansen för varje lindning och förmodligen lite mindre än tio andra elektriska parasitiskasidekick störningar, vilket du måste tänka på när du ger dig ut på din resa för att skapa en perfekt transformatormodell.
Debatten är gammal, praktiken pragmatisk – hur analogt och digitalt kombineras i modern mastering beskrivs avMastering Guide.
Mättnads- och hysteresegenskaperna hos kärnan beror på dess legering, tillverkningsprocess, form, konstruktionsprocess och eventuella fysiska brister som t.ex. B. enoavsiktlig luftspalt i en kärna, som inte är perfekt monterad.
Vissa transformatorer och induktorer börjar till och med göra ljud fysiskt eftersommagnetiska krafterflytta dem tillräckligt långt så att du kan höra dem. Det här är en annanolinjär energiförlust, som du måste tänka på för en perfekt mall. Ovanstående text hänvisar för övrigt till induktorer som används i mångavintage EQmönster används (t.ex. Pultec EQP-1A), i viss mån för magnetband och i många avseenden för bandhuvuden.
DEN NYKTA SLUTSATSEN
Nu när alla ovanstående punkter har täckts från alla vinklar, vad sägs om att modellera en klass A diskret, vintage, transformatorbalanserad bandmaskin?
Hör jag från dig nu att jag hellre skjuter mig själv i benet?
Tja, det är nog det enda rätta svaret.
Och jag ska berätta varför...
Som du kan se, hardigitala ljudverktygmest problem när det kommer till ljudet raktlåter inte perfekttillåta. För som tur är så älskar vi den där ofullkomligheten eftersom vi känner att de är inspelningarnafylligare, mjukare, mer välljudandelåt det låta – och givetvis subjektivt bättre i många avseenden.
Vi har internaliserat detta ljud i kropp och själ, det specifika ljudintrycket av de analoga enheterna som används i våra favoritlåtar. Det är för att vi älskar låtarna och ljuden som ingenjörerna och producenterna valde, de har blivit en del av en kombinerad estetik. När du skapar ett spår är dessa ljud referensen du vill uppnå och överträffa.
Att veta detta är det ingen slump att många ljudtekniker som använder hybriduppsättningar har flyttat till ett arbetsflöde som går ungefär som "digital för operation och korrigering, analog för färg". Det tar det bästa av två världar och använder olika teknologier för uppgifter som de gör bäst.
Analog vs. digital: Direkt jämförelse i korthet
| kriterier | Analog | Digital (ITB) |
|---|---|---|
| ljudkaraktär | Kontinuerlig signal, naturlig mättnad och värme genom olinjäriteter | Diskret signal; med korrekt förstärkningsnivå låter den neutral och transparent. |
| Dynamik och takhöjd | Mjuk klippning, overdrive låter musikaliskt | Hård klippning vid 0 dBFS, exakt headroom-planering möjlig |
| sough | Termiskt brus och bandbrus förekommer (karaktäristiskt) | Kvantiseringsbrus (vid 24 bitar < -144 dBFS, praktiskt taget ohörbart) |
| Arbetsflöde | Hårdvara, patchbay och återkallelse är komplexa; varje enhet är unik. | Fullt återkallningsbar, versionshantering, distansarbete möjligt |
| Kostnad | Högkvalitativ hårdvara är dyr att köpa och underhålla. | Skalbar; inträde möjligt med en liten budget |
Låter analogt verkligen bättre än digitalt?
Inte generellt. Analog utrustning genererar, på grund av sina icke-linjäriteter, en naturlig värme och mättnad som många musiker tycker är tilltalande. Oavsett om detBesserDet beror på stil och mål. Digitalt ger ofta ännu mer precisa, neutralt transparenta resultat. I professionella miljöer...MasteringStudior kombinerar ofta båda världarna.
Vad är den största skillnaden mellan analogt och digitalt ljud?
Analogt ljud är en kontinuerlig elektrisk signal. Digitalt ljud är en diskret sekvens av tal (samplingar) som omvandlas tillbaka till en analog signal under uppspelning. Den avgörande skillnaden ligger i signalbehandlingen: Analog bearbetning använder verkliga fysikaliska fenomen (transistorer, kondensatorer, transformatorer), medan digital bearbetning använder matematik.
Kan plugins ersätta analog hårdvara 1:1?
Nej, inte helt. Plugins modellerar matematiskt beteendet hos analoga kretsar – ju mer exakt modellen är, desto högre CPU-belastning. De finaste olinjäriteterna (som de som finns i snabba transienter eller överstyrning) är svåra att replikera. Emellertid kommer högkvalitativa emuleringar mycket nära.
För vilka musikproduktioner är analog mastering värd att använda?
Analog bearbetning är särskilt värdefull för musik som drar nytta av en varm ljudkaraktär och naturlig mättnad: rock, jazz, singer/songwriter, vinylproduktioner. För EDM eller mycket transparenta popmixar är digital bearbetning att föredra.Masteringofta mer exakta. Många studior, som Peak-Studios, använder en hybridmetod.
