音乐创作。掌握 - 第 2 部分

内容

模拟数字
转型第一部分

我写了一个事实，即在音乐制作过程中掌握是从音乐的想法到将其交付给上一期收件人的最后一步。我们还仔细研究了数字录制的音频，但我还没有讨论如何将转换为交流电压转换器的音频转换为二进制形式。

1.每一个复杂的声音，即使是非常复杂的声音，实际上都是由许多简单的正弦声音组成的。

我在上一篇文章的结尾提出了一个问题，即使我们谈论的是许多演奏复音部分的乐器，怎么可能在这样一个起伏的波（1）中所有音乐内容都被编码？答案是这样的：这是因为任何复杂的声音，即使是非常复杂的，真的 它由许多简单的正弦声音组成.

这些简单波形的正弦特性随时间和幅度而变化，这些波形相互重叠、相加、相减、调制，因此首先创建单独的乐器声音，然后完成混音和录音。

我们在图 2 中看到的是某些原子、分子，它们构成了我们的声音物质，但在模拟信号的情况下，没有这样的原子——只有一条偶数线，没有点标记后续读数（差异可以在中的图形作为步骤，以图形方式近似以获得相应的视觉效果）。

但是，由于必须使用机械电磁换能器（例如扬声器或耳机换能器）来播放来自模拟或数字源的录制音乐，因此在大多数情况下，纯模拟音频和数字处理音频模糊之间的差异是压倒性的。在最后阶段，即聆听时，音乐以与换能器中隔膜运动引起的空气粒子振动相同的方式到达我们。

2. 构成我们声音的分子

模拟数字

纯模拟音频（即在模拟磁带录音机上录制模拟、在模拟控制台上混合、在模拟光盘上压缩、在模拟播放器和放大的模拟放大器上播放）和数字音频之间是否存在任何可听差异 - 从模拟到数字，数字处理和混合，然后处理回模拟形式，是在放大器前面还是实际上在扬声器本身？

在绝大多数情况下，并非如此，尽管如果我们以两种方式录制相同的音乐材料然后播放，肯定会听到差异。然而，这将是由于这些过程中使用的工具的性质、它们的特性、属性以及通常的限制，而不是使用模拟或数字技术的事实。

同时，我们假设将声音转化为数字形式，即明确雾化，不会显着影响录音和处理过程本身，特别是因为这些样本发生的频率 - 至少在理论上 - 远远超出我们听到的频率上限，因此声音转换的这种特定颗粒度以数字形式，对我们来说是不可见的。不过从掌握声音素材的角度来说，还是很重要的，后面再说。

现在让我们弄清楚模拟信号如何转换为数字形式，即零一，即一种电压只能有两个电平：数字一电平，表示电压，数字零电平，即这种紧张实际上是不存在的。数字世界中的一切都是一或零，没有中间值。当然，也有所谓的模糊逻辑，在“开”或“关”状态之间还有中间状态，但不适用于数字音频系统。

3. 由声源引起的空气颗粒的振动使膜的结构非常轻。

转型第一部分

任何声学信号，无论是人声、原声吉他还是鼓，都以数字形式发送到计算机， 它必须首先转换成交流电信号. 这通常使用麦克风来完成，其中由声源引起的空气颗粒的振动驱动非常轻的隔膜结构 (3)。这可能是包含在电容胶囊中的振膜、带状麦克风中的金属箔带，或者是动态麦克风中带有线圈的振膜。

在每种情况下 麦克风的输出端出现非常微弱的振荡电信号它或多或少地保留了与振荡空气粒子的相同参数相对应的频率和水平的比例。因此，这是它的一种电模拟，可以在处理交变电信号的设备中进一步处理。

从一开始 麦克风信号必须放大因为它太弱而无法以任何方式使用。典型的麦克风输出电压约为千分之一伏，以毫伏表示，通常以微伏或百万分之一伏表示。为了比较，我们补充一下，传统的手指式电池产生1,5V的电压，这是一个不受调制的恒定电压，这意味着它不传输任何声音信息。

然而，任何电子系统都需要直流电压作为能源，然后调制交流信号。这种能量越清洁、越高效，受电流负载和干扰的影响就越小，电子元件处理的交流信号就越干净。这就是为什么电源，即电源，在任何模拟音频系统中都如此重要。

4.麦克风放大器，又称前置放大器或前置放大器

麦克风放大器，也称为前置放大器或前置放大器，旨在放大来自麦克风 (4) 的信号。他们的任务是将信号放大，通常甚至放大几十分贝，这意味着将它们的电平提高数百甚至更多。因此，在前置放大器的输出端，我们得到一个交流电压，它与输入电压成正比，但超过它数百倍，即从分数到伏特单位的水平。这个信号电平是确定的线级这是音频设备中的标准操作级别。

转型第二部分

该级别的模拟信号已经可以通过 数字化过程. 这是使用称为模数转换器或传感器 (5) 的工具完成的。经典 PCM 模式下的转换过程，即脉冲宽度调制，目前最流行的处理模式，由两个参数定义： 采样率和位深度. 正如您正确怀疑的那样，这些参数越高，转换效果就越好，并且以数字形式将信号输入计算机的精度也越高。

5.转换器或模数转换器。

此类转换的一般规则取样，也就是说，采集模拟材料的样本并创建它的数字表示。在这里，模拟信号中电压的瞬时值被解释，其电平以二进制系统 (6) 数字表示。

然而，这里有必要简要回顾一下数学的基础知识，根据这些基础知识，任何数值都可以表示为 任意数制. 纵观人类历史，各种数字系统已经并且仍在使用。例如，一打（12 件）或一便士（12 打，144 件）等概念是基于十二进制系统的。

6.模拟信号中的电压值及其在二进制系统中以数字形式表示的电平

对于时间，我们使用混合系统 - 秒、分和小时的六十进制，天和日的十二进制导数，星期几的第七系统，一个月中的几周的四进制（也与十二进制和六十进制系统相关），十二进制以指示一年中的月份，然后我们转到十进制系统，其中出现了数十年、数百年和千年。我认为使用不同系统来表达时间流逝的例子很好地展示了数字系统的本质，并且可以让您更有效地导航与转换相关的问题。

在模数转换的情况下，我们将最常见的 将十进制值转换为二进制值. 十进制是因为每个样品的测量值通常以微伏、毫伏和伏表示。那么这个值就会用二进制表示，即使用其中起作用的两个位 - 0 和 1，表示两种状态：无电压或其存在、关闭或打开、电流或不电流等。因此，我们避免了失真，并且通过应用我们正在处理的所谓算法更改，例如，与连接器或其他数字处理器有关的算法。

你是零；或一个

用这两个数字，零和一，你可以表达 每个数值不管它的大小。例如，考虑数字 10。理解十进制到二进制转换的关键是二进制中的数字 1 与十进制一样，取决于它在数字字符串中的位置。

如果 1 在二进制字符串的末尾，则 1，如果在倒数第二个 - 然后 2，在第三个位置 - 4，在第四个位置 - 8 - 全部为十进制。在十进制中，同样末尾的1是10，倒数100，第三个1000，第四个XNUMX，举例理解类比。

所以，如果我们想用二进制形式表示 10，我们需要表示一个 1 和一个 1，所以就像我说的，第四位是 1010，第二位是 XNUMX，也就是 XNUMX。

如果我们需要将电压从 1 伏转换为 10 伏而没有小数值，即仅使用整数，可以用二进制表示 4 位序列的转换器就足够了。 4 位，因为这种二进制数转换最多需要四位数字。在实践中，它看起来像这样：

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

数字 1 到 7 的前导零只是将字符串填充到完整的四位，以便每个二进制数具有相同的语法并占用相同的空间量。在图形形式中，整数从十进制系统到二进制的这种转换如图 7 所示。

7. 将十进制整数转换为二进制

上面和下面的波形都表示相同的值，只是前者是可以理解的，例如，对于模拟设备，例如线性电压电平表，而第二个波形用于数字设备，包括使用这种语言处理数据的计算机。这个底部波形看起来像一个可变填充方波，即最大值与最小值随时间的不同比率。此变量内容对要转换的信号的二进制值进行编码，因此称为“脉冲编码调制”-PCM。

现在回到转换真正的模拟信号。我们已经知道，它可以用一条描绘平滑变化的关卡的线来描述，而这些关卡没有跳跃表示。但是，为了模数转换的需要，我们必须引入这样一个过程，以便能够不时测量模拟信号的电平，并以数字形式表示每个这样的测量样本。

假设进行这些测量的频率应该至少是人能听到的最高频率的两倍，并且由于它大约是 20 kHz，因此，最 44,1kHz 仍然是流行的采样率. 采样率的计算与相当复杂的数学运算相关，在我们了解转换方法的这个阶段，这没有意义。