Criação Musical. Masterização - parte 2

Escrevi sobre o fato de que a masterização no processo de produção musical é o último passo no caminho da ideia de música até sua entrega ao destinatário na edição anterior. Também analisamos de perto o áudio gravado digitalmente, mas ainda não discuti como esse áudio, convertido em conversores de tensão CA, é convertido em forma binária.

1. Todo som complexo, mesmo um grau muito alto de complexidade, na verdade consiste em muitos sons senoidais simples.

Terminei o artigo anterior com a pergunta, como é possível que em uma onda tão ondulante (1) todo o conteúdo musical esteja codificado, mesmo que estejamos falando de muitos instrumentos tocando partes polifônicas? Aqui está a resposta: isso se deve ao fato de que qualquer som complexo, mesmo muito complexo, é realmente consiste em muitos sons senoidais simples.

A natureza senoidal dessas formas de onda simples varia com o tempo e a amplitude, essas formas de onda se sobrepõem, adicionam, subtraem, modulam umas às outras e, assim, primeiro criam sons de instrumentos individuais e depois completam mixagens e gravações.

O que vemos na figura 2 são certos átomos, moléculas que compõem nossa matéria sonora, mas no caso de um sinal analógico não existem tais átomos - há uma linha reta, sem pontos marcando leituras posteriores (a diferença pode ser vista em a figura em etapas, que são aproximadas graficamente para obter o efeito visual correspondente).

No entanto, como a reprodução de música gravada de fontes analógicas ou digitais deve ser feita usando um transdutor eletromagnético mecânico, como um alto-falante ou transdutor de fone de ouvido, a grande maioria da diferença entre áudio analógico puro e áudio processado digitalmente fica borrada. Na fase final, ou seja, ao ouvir, a música chega até nós da mesma forma que as vibrações das partículas de ar causadas pelo movimento do diafragma no transdutor.

2. Moléculas que compõem nossa matéria sonora

dígito analógico

Existem diferenças audíveis entre áudio analógico puro (ou seja, analógico gravado em um gravador analógico, mixado em um console analógico, compactado em um disco analógico, reproduzido em um reprodutor analógico e amplificador analógico amplificado) e áudio digital - convertido de analógico para digital, processado e mixado digitalmente e depois processado de volta ao formato analógico, isso está bem na frente do amplificador ou praticamente no próprio alto-falante?

Na grande maioria dos casos, não, embora se gravássemos o mesmo material musical das duas maneiras e depois o reproduzíssemos, as diferenças certamente seriam audíveis. No entanto, isso se deve mais à natureza das ferramentas utilizadas nesses processos, suas características, propriedades e, muitas vezes, limitações, do que ao próprio fato de usar tecnologia analógica ou digital.

Ao mesmo tempo, assumimos que trazer o som para um formato digital, ou seja, explicitamente atomizado, não afeta significativamente o próprio processo de gravação e processamento, especialmente porque essas amostras ocorrem em uma frequência que - pelo menos teoricamente - está muito além dos limites superiores das frequências que ouvimos e, portanto, essa granulação específica do som convertido para a forma digital, é invisível para nós. Porém, do ponto de vista do domínio do material sonoro, é muito importante, e falaremos sobre isso mais adiante.

Agora vamos descobrir como o sinal analógico é convertido em formato digital, ou seja, zero-um, ou seja, aquele em que a tensão pode ter apenas dois níveis: o nível um digital, que significa tensão, e o nível zero digital, ou seja, esta tensão é praticamente inexistente. Tudo no mundo digital é um ou zero, não há valores intermediários. Claro, existe também a chamada lógica fuzzy, onde ainda existem estados intermediários entre os estados “ligado” ou “desligado”, mas não é aplicável a sistemas de áudio digital.

3. Vibrações de partículas de ar causadas por uma fonte sonora acionam uma estrutura muito leve da membrana.

Transformações Parte Um

Qualquer sinal acústico, seja vocal, violão ou bateria, é enviado para o computador em formato digital, ele deve primeiro ser convertido em um sinal elétrico alternado. Isso geralmente é feito com microfones nos quais as vibrações das partículas de ar causadas pela fonte sonora acionam uma estrutura de diafragma muito leve (3). Este pode ser o diafragma incluído em uma cápsula condensadora, uma banda de folha de metal em um microfone de fita ou um diafragma com uma bobina conectada a ele em um microfone dinâmico.

Em cada um desses casos um sinal elétrico oscilante muito fraco aparece na saída do microfoneque, em maior ou menor grau, preserva as proporções de frequência e nível correspondentes aos mesmos parâmetros de partículas de ar oscilantes. Assim, este é um tipo de análogo elétrico dele, que pode ser processado posteriormente em dispositivos que processam um sinal elétrico alternado.

Desde o começo sinal do microfone deve ser amplificadoporque é muito fraco para ser usado de qualquer maneira. Uma tensão de saída de microfone típica é da ordem de milésimos de volt, expressa em milivolts e, muitas vezes, em microvolts ou milionésimos de volt. Para efeito de comparação, acrescentemos que uma bateria convencional tipo dedo produz uma tensão de 1,5 V, e esta é uma tensão constante que não está sujeita a modulação, o que significa que não transmite nenhuma informação sonora.

No entanto, uma tensão CC é necessária em qualquer sistema eletrônico para ser a fonte de energia, que modulará o sinal CA. Quanto mais limpa e eficiente for esta energia, menos sujeita a cargas e perturbações de corrente, mais limpo será o sinal AC processado pelos componentes eletrônicos. É por isso que a fonte de alimentação, ou seja, a fonte de alimentação, é tão importante em qualquer sistema de áudio analógico.

4. Amplificador de microfone, também conhecido como pré-amplificador ou pré-amplificador

Amplificadores de microfone, também conhecidos como pré-amplificadores ou pré-amplificadores, são projetados para amplificar o sinal dos microfones (4). Sua tarefa é amplificar o sinal, muitas vezes até várias dezenas de decibéis, o que significa aumentar seu nível em centenas ou mais. Assim, na saída do pré-amplificador, obtemos uma tensão alternada diretamente proporcional à tensão de entrada, mas excedendo-a centenas de vezes, ou seja, em um nível de frações para unidades de volts. Este nível de sinal é determinado nível de linha e este é o nível operacional padrão em dispositivos de áudio.

Transformação parte dois

Um sinal analógico deste nível já pode ser passado processo de digitalização. Isso é feito usando ferramentas chamadas conversores ou transdutores analógico-digitais (5). O processo de conversão no modo PCM clássico, ou seja, A Modulação por Largura de Pulso, atualmente o modo de processamento mais popular, é definida por dois parâmetros: taxa de amostragem e profundidade de bits. Como você suspeita corretamente, quanto mais altos esses parâmetros, melhor a conversão e mais preciso o sinal será enviado ao computador em formato digital.

5. Conversor ou conversor analógico-digital.

Regra geral para este tipo de conversão amostragem, ou seja, pegar amostras de material analógico e criar uma representação digital dele. Aqui, o valor instantâneo da tensão no sinal analógico é interpretado e seu nível é representado digitalmente no sistema binário (6).

Aqui, no entanto, é necessário relembrar brevemente os fundamentos da matemática, segundo os quais qualquer valor numérico pode ser representado em qualquer sistema numérico. Ao longo da história da humanidade, vários sistemas numéricos foram e ainda são usados. Por exemplo, conceitos como uma dúzia (12 peças) ou um centavo (12 dúzias, 144 peças) são baseados no sistema duodecimal.

6. Valores de tensão em um sinal analógico e representação de seu nível em formato digital em um sistema binário

Para o tempo, usamos sistemas mistos - sexagesimal para segundos, minutos e horas, derivado duodecimal para dias e dias, sistema sétimo para dias da semana, sistema quádruplo (também relacionado ao sistema duodecimal e sexagesimal) para semanas em um mês, sistema duodecimal para indicar os meses do ano, e então passamos para o sistema decimal, onde aparecem décadas, séculos e milênios. Acho que o exemplo de usar diferentes sistemas para expressar a passagem do tempo mostra muito bem a natureza dos sistemas numéricos e permitirá que você navegue com mais eficiência nas questões relacionadas à conversão.

No caso da conversão analógica para digital, seremos os mais comuns converter valores decimais para valores binários. Decimal porque a medição para cada amostra geralmente é expressa em microvolts, milivolts e volts. Então este valor será expresso no sistema binário, ou seja, usando dois bits que funcionam nele - 0 e 1, que denotam dois estados: sem tensão ou presença, desligado ou ligado, corrente ou não etc. a chamada mudança de algoritmos com a qual estamos lidando, por exemplo, em relação a conectores ou outros processadores digitais.

Você é zero; ou um

Com esses dois dígitos, zeros e uns, você pode expressar cada valor numéricoindependentemente do seu tamanho. Como exemplo, considere o número 10. A chave para entender a conversão de decimal para binário é que o número 1 em binário, assim como em decimal, depende de sua posição na cadeia de números.

Se 1 estiver no final da string binária, então 1, se no segundo do final - então 2, na terceira posição - 4 e na quarta posição - 8 - tudo em decimal. No sistema decimal, o mesmo 1 no final é 10, o penúltimo 100, o terceiro 1000, o quarto XNUMX é um exemplo para entender a analogia.

Então, se quisermos representar 10 em forma binária, precisaremos representar um 1 e um 1, então, como eu disse, seria 1010 na quarta posição e XNUMX na segunda, que é XNUMX.

Se precisássemos converter tensões de 1 a 10 volts sem valores fracionários, ou seja, usando apenas inteiros, um conversor que pode representar seqüências de 4 bits em binário é suficiente. 4 bits porque essa conversão de um número binário exigirá até quatro dígitos. Na prática ficará assim:

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

Esses zeros à esquerda para os números de 1 a 7 apenas preenchem a string com os quatro bits completos para que cada número binário tenha a mesma sintaxe e ocupe a mesma quantidade de espaço. Na forma gráfica, essa tradução de inteiros do sistema decimal para binário é mostrada na Figura 7.

7. Converter inteiros em sistema decimal para sistema binário

Tanto a forma de onda superior quanto a inferior representam os mesmos valores, exceto que a primeira é compreensível, por exemplo, para dispositivos analógicos, como medidores de nível de tensão linear, e a segunda para dispositivos digitais, incluindo computadores que processam dados nessa linguagem. Essa forma de onda inferior se parece com uma onda quadrada de preenchimento variável, ou seja, proporção diferente de valores máximos para valores mínimos ao longo do tempo. Este conteúdo variável codifica o valor binário do sinal a ser convertido, daí o nome "modulação por código de pulso" - PCM.

Agora de volta à conversão de um sinal analógico real. Já sabemos que ele pode ser descrito por uma linha representando níveis que mudam suavemente, e não existe uma representação saltitante desses níveis. No entanto, para as necessidades de conversão de analógico para digital, devemos introduzir tal processo para poder medir o nível de um sinal analógico de tempos em tempos e representar cada amostra medida em formato digital.

Assumiu-se que a frequência em que essas medições seriam feitas deveria ser pelo menos duas vezes a frequência mais alta que uma pessoa pode ouvir, e por ser aproximadamente 20 kHz, portanto, a mais 44,1kHz continua sendo uma taxa de amostragem popular. O cálculo da taxa de amostragem está associado a operações matemáticas bastante complexas, que, nesta fase do nosso conhecimento dos métodos de conversão, não fazem sentido.

Mais é melhor?

Tudo o que mencionei acima pode indicar que quanto maior a frequência de amostragem, ou seja, medir o nível de um sinal analógico em intervalos regulares, maior a qualidade da conversão, porque é - pelo menos no sentido intuitivo - mais precisa. É realmente verdade? Saberemos disso em um mês.