Uundaji wa Muziki. Ufanisi - sehemu ya 2

Niliandika juu ya ukweli kwamba ujuzi katika mchakato wa utengenezaji wa muziki ni hatua ya mwisho kutoka kwa wazo la muziki hadi uwasilishaji wake kwa mpokeaji katika toleo lililopita. Pia tumeangalia kwa karibu sauti iliyorekodiwa kwa dijiti, lakini bado sijajadili jinsi sauti hii, iliyobadilishwa kuwa vigeuzi vya voltage ya AC, inabadilishwa kuwa fomu ya binary.

1. Kila sauti tata, hata kiwango cha juu sana cha utata, kwa kweli kina sauti nyingi rahisi za sinusoidal.

Nilimaliza makala iliyotangulia kwa swali, inawezekanaje kwamba katika wimbi lisilo na nguvu kama hili (1) maudhui yote ya muziki yamesimbwa, hata ikiwa tunazungumza juu ya vyombo vingi vinavyocheza sehemu za polyphonic? Hapa kuna jibu: hii ni kutokana na ukweli kwamba sauti yoyote ngumu, hata ngumu sana, ni kweli lina sauti nyingi rahisi za sinusoidal.

Asili ya sinusoidal ya mawimbi haya sahili hutofautiana kulingana na wakati na ukubwa, mawimbi haya yanapishana, kuongeza, kupunguza, kurekebisha kila mmoja na hivyo kwanza kuunda sauti za ala binafsi na kisha kukamilisha michanganyiko na rekodi.

Tunachoona kwenye takwimu ya 2 ni atomi fulani, molekuli zinazounda jambo letu la sauti, lakini katika kesi ya ishara ya analog hakuna atomi kama hizo - kuna mstari mmoja, bila dots kuashiria usomaji unaofuata (tofauti inaweza kuonekana katika takwimu katika kama hatua, ambazo zimekadiriwa graphically kupata athari sambamba ya kuona).

Hata hivyo, kwa kuwa uchezaji wa muziki uliorekodiwa kutoka kwa vyanzo vya analogi au dijitali lazima ufanywe kwa kutumia kipitisha sauti cha kielektroniki kama vile kipaza sauti au kisambaza sauti cha kipaza sauti, tofauti kati ya sauti safi ya analogi na ukungu wa sauti zilizochakatwa kidijitali ni nyingi sana katika hali nyingi. Katika hatua ya mwisho, i.e. wakati wa kusikiliza, muziki hutufikia kwa njia sawa na vibrations ya chembe za hewa zinazosababishwa na harakati ya diaphragm katika transducer.

2. Molekuli zinazounda jambo letu la sauti

tarakimu ya analogi

Je, kuna tofauti zozote zinazosikika kati ya sauti safi ya analogi (yaani analogi iliyorekodiwa kwenye kinasa sauti cha analogi, iliyochanganywa kwenye kiweko cha analogi, iliyobanwa kwenye diski ya analogi, inayochezwa tena kwenye kicheza analogi na amplifier ya analogi iliyokuzwa) na sauti ya dijiti - iliyobadilishwa kutoka analogi hadi dijitali, kuchakatwa na kuchanganywa kidijitali na kisha kuchakatwa na kurudi kwenye umbo la analogi, je, hiyo ni mbele ya amp au kivitendo katika spika yenyewe?

Katika visa vingi, sivyo, ingawa ikiwa tungerekodi nyenzo sawa ya muziki kwa njia zote mbili na kisha kuicheza tena, tofauti bila shaka zingesikika. Walakini, hii itatokana na asili ya zana zinazotumiwa katika michakato hii, sifa zao, mali, na mapungufu mara nyingi, kuliko ukweli wa kutumia teknolojia ya analogi au dijiti.

Wakati huo huo, tunadhani kwamba kuleta sauti kwa fomu ya digital, i.e. kwa uwazi wa atomized, haiathiri kwa kiasi kikubwa mchakato wa kurekodi na usindikaji yenyewe, hasa kwa vile sampuli hizi hutokea kwa mzunguko ambao - angalau kinadharia - ni mbali zaidi ya mipaka ya juu ya masafa tunayosikia, na kwa hiyo uchanganyiko huu maalum wa sauti hubadilishwa. kwa umbo la dijitali, hatuonekani. Hata hivyo, kutoka kwa mtazamo wa ujuzi wa nyenzo za sauti, ni muhimu sana, na tutazungumzia kuhusu hilo baadaye.

Sasa hebu tuone jinsi ishara ya analog inabadilishwa kuwa fomu ya digital, yaani sifuri-moja, i.e. moja ambapo voltage inaweza kuwa na viwango viwili tu: ngazi ya digital moja, ambayo ina maana ya voltage, na ngazi ya sifuri ya digital, i.e. mvutano huu kivitendo haupo. Kila kitu katika ulimwengu wa kidijitali ni moja au sifuri, hakuna maadili ya kati. Bila shaka, pia kuna kinachojulikana mantiki ya fuzzy, ambapo bado kuna majimbo ya kati kati ya majimbo ya "kuwasha" au "kuzima", lakini haitumiki kwa mifumo ya sauti ya digital.

3. Mitetemo ya chembe za hewa zinazosababishwa na chanzo cha sauti huweka muundo wa mwanga sana wa membrane.

Mabadiliko Sehemu ya Kwanza

Ishara yoyote ya akustisk, iwe sauti, gitaa la akustisk au ngoma, hutumwa kwa kompyuta katika fomu ya dijiti, lazima kwanza igeuzwe kuwa ishara ya umeme inayobadilishana. Hii kawaida hufanywa na maikrofoni ambayo mitetemo ya chembe za hewa inayosababishwa na chanzo cha sauti huendesha muundo wa diaphragm nyepesi sana (3). Hii inaweza kuwa diaphragm iliyojumuishwa kwenye capsule ya condenser, bendi ya chuma ya foil katika kipaza sauti ya Ribbon, au diaphragm yenye coil iliyounganishwa nayo katika kipaza sauti yenye nguvu.

Katika kila kesi hizi dhaifu sana, ishara ya umeme ya oscillating inaonekana kwenye pato la kipaza sautiambayo, kwa kiasi kikubwa au kidogo, huhifadhi uwiano wa mzunguko na kiwango kinachofanana na vigezo sawa vya chembe za hewa zinazozunguka. Kwa hivyo, hii ni aina ya analog yake ya umeme, ambayo inaweza kusindika zaidi katika vifaa vinavyotengeneza ishara ya umeme inayobadilika.

Mara ya kwanza ishara ya maikrofoni lazima iongezwekwa sababu ni dhaifu sana kutumika kwa njia yoyote. Voltage ya pato ya kipaza sauti ya kawaida iko katika mpangilio wa elfu ya volt, iliyoonyeshwa kwa millivolts, na mara nyingi katika microvolts au millionths ya volt. Kwa kulinganisha, hebu tuongeze kwamba betri ya kawaida ya aina ya kidole hutoa voltage ya 1,5 V, na hii ni voltage ya mara kwa mara ambayo haipatikani na modulation, ambayo ina maana kwamba haipitishi habari yoyote ya sauti.

Hata hivyo, voltage ya DC inahitajika katika mfumo wowote wa kielektroniki ili kuwa chanzo cha nishati, ambayo itarekebisha mawimbi ya AC. Safi na ufanisi zaidi nishati hii ni, chini ni chini ya mizigo ya sasa na usumbufu, safi itakuwa ishara ya AC kusindika na vipengele vya elektroniki. Ndiyo maana ugavi wa umeme, yaani ugavi wa umeme, ni muhimu sana katika mfumo wowote wa sauti wa analog.

4. Amplifaya ya maikrofoni, pia inajulikana kama kiamplifier au preamplifier

Vikuza maikrofoni, pia hujulikana kama vikuza sauti vya awali au vikuza sauti, vimeundwa ili kukuza mawimbi kutoka kwa maikrofoni (4). Kazi yao ni kukuza ishara, mara nyingi hata kwa makumi kadhaa ya decibels, ambayo ina maana ya kuongeza kiwango chao kwa mamia au zaidi. Kwa hiyo, katika pato la preamplifier, tunapata voltage mbadala moja kwa moja sawia na voltage ya pembejeo, lakini kuzidi mamia ya nyakati, i.e. kwa kiwango kutoka kwa sehemu hadi vitengo vya volts. Kiwango hiki cha ishara kimedhamiriwa ngazi ya mstari na hiki ndicho kiwango cha kawaida cha uendeshaji katika vifaa vya sauti.

Mabadiliko sehemu ya pili

Ishara ya analog ya kiwango hiki inaweza tayari kupitishwa mchakato wa digitalization. Hii inafanywa kwa kutumia zana zinazoitwa vigeuzi vya analog-to-digital au transducers (5). Mchakato wa ubadilishaji katika hali ya kawaida ya PCM, i.e. Urekebishaji wa Upana wa Pulse, kwa sasa njia maarufu zaidi ya usindikaji, inafafanuliwa na vigezo viwili: kiwango cha sampuli na kina kidogo. Unavyoshuku kwa usahihi, kadiri vigezo hivi vitakavyokuwa juu, ndivyo ubadilishaji ulivyo bora na ndivyo mawimbi sahihi zaidi yatakavyolishwa kwa kompyuta katika mfumo wa dijitali.

5. Kigeuzi au kibadilishaji cha analog-to-digital.

Kanuni ya jumla ya aina hii ya uongofu sampuli, yaani, kuchukua sampuli za nyenzo za analog na kuunda uwakilishi wake wa digital. Hapa, thamani ya papo hapo ya voltage katika ishara ya analog inafasiriwa na kiwango chake kinawakilishwa kwa digital katika mfumo wa binary (6).

Hapa, hata hivyo, ni muhimu kukumbuka kwa ufupi misingi ya hisabati, kulingana na ambayo thamani yoyote ya nambari inaweza kuwakilishwa katika mfumo wowote wa nambari. Katika historia ya wanadamu, mifumo mbalimbali ya nambari imetumika na bado inatumika. Kwa mfano, dhana kama vile dazeni (vipande 12) au senti (dazeni 12, vipande 144) zinatokana na mfumo wa duodecimal.

6. Thamani za voltage katika ishara ya analog na uwakilishi wa kiwango chake katika fomu ya digital katika mfumo wa binary

Kwa wakati, tunatumia mifumo mchanganyiko - sexagesimal kwa sekunde, dakika na masaa, derivative ya duodecimal kwa siku na siku, mfumo wa saba kwa siku za wiki, mfumo wa quad (pia unahusiana na mfumo wa duodecimal na sexagesimal) kwa wiki kwa mwezi, mfumo wa duodecimal. ili kuonyesha miezi ya mwaka, na kisha tunahamia kwenye mfumo wa decimal, ambapo miongo, karne na milenia huonekana. Nadhani mfano wa kutumia mifumo tofauti kueleza kupita kwa muda vizuri sana unaonyesha asili ya mifumo ya nambari na itakuruhusu kuabiri masuala yanayohusiana na ubadilishaji kwa ufanisi zaidi.

Katika kesi ya ubadilishaji wa analogi hadi dijiti, tutakuwa wa kawaida zaidi badilisha maadili ya desimali kuwa maadili ya binary. Desimali kwa sababu kipimo cha kila sampuli kawaida huonyeshwa kwa mikrovolti, millivolti na volt. Kisha thamani hii itaonyeshwa katika mfumo wa binary, i.e. kutumia bits mbili zinazofanya kazi ndani yake - 0 na 1, ambayo inaashiria majimbo mawili: hakuna voltage au uwepo wake, imezimwa au imewashwa, ya sasa au la, nk Kwa hivyo, tunaepuka kupotosha, na vitendo vyote vinakuwa rahisi zaidi katika utekelezaji kupitia utumiaji wa kinachojulikana mabadiliko ya algorithms ambayo tunashughulika nayo, kwa mfano, kuhusiana na viunganishi au wasindikaji wengine wa digital.

Wewe ni sifuri; au moja

Kwa tarakimu hizi mbili, zero na moja, unaweza kueleza kila thamani ya nambaribila kujali ukubwa wake. Kama mfano, fikiria nambari 10. Ufunguo wa kuelewa ubadilishaji wa decimal-to-binary ni kwamba nambari 1 katika mfumo wa jozi, kama vile desimali, inategemea nafasi yake katika mfuatano wa nambari.

Ikiwa 1 iko mwisho wa kamba ya binary, basi 1, ikiwa ya pili kutoka mwisho - basi 2, katika nafasi ya tatu - 4, na katika nafasi ya nne - 8 - yote katika decimal. Katika mfumo wa decimal, 1 sawa mwishoni ni 10, penultimate 100, ya tatu 1000, ya nne XNUMX ni mfano wa kuelewa mlinganisho.

Kwa hivyo, ikiwa tunataka kuwakilisha 10 katika mfumo wa binary, tutahitaji kuwakilisha 1 na 1, kwa hivyo kama nilivyosema, itakuwa 1010 katika nafasi ya nne na XNUMX kwa pili, ambayo ni XNUMX.

Ikiwa tulihitaji kubadilisha voltages kutoka 1 hadi 10 volts bila maadili ya sehemu, i.e. kwa kutumia nambari kamili pekee, kigeuzi ambacho kinaweza kuwakilisha mfuatano wa biti-4 katika mfumo wa jozi kinatosha. 4-bit kwa sababu ubadilishaji huu wa nambari ya binary utahitaji hadi tarakimu nne. Katika mazoezi itaonekana kama hii:

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

Sufuri zinazoongoza kwa nambari 1 hadi 7 huweka tu kamba hadi biti nne kamili ili kila nambari ya binary iwe na sintaksia sawa na ichukue nafasi sawa. Katika umbo la picha, tafsiri kama hiyo ya nambari kamili kutoka kwa mfumo wa desimali hadi mfumo wa binary imeonyeshwa kwenye Mchoro 7.

7. Badilisha Nambari katika Mfumo wa Desimali hadi Mfumo wa Nambari

Mawimbi ya juu na ya chini yanawakilisha thamani sawa, isipokuwa ya kwanza inaeleweka, kwa mfano, kwa vifaa vya analogi, kama vile mita za kiwango cha voltage ya mstari, na ya pili kwa vifaa vya dijiti, ikijumuisha kompyuta zinazochakata data ya lugha kama hiyo. Muundo huu wa wimbi la chini unaonekana kama wimbi la mraba la kujaza tofauti, i.e. uwiano tofauti wa maadili ya juu hadi maadili ya chini kwa muda. Maudhui haya yanayobadilika husimba thamani ya binary ya mawimbi ya kubadilishwa, kwa hivyo jina "kubadilisha msimbo wa kunde" - PCM.

Sasa rudi kwa kubadilisha ishara halisi ya analogi. Tayari tunajua kwamba inaweza kuelezewa na mstari unaoonyesha viwango vinavyobadilika vizuri, na hakuna kitu kama uwakilishi wa kuruka wa viwango hivi. Hata hivyo, kwa mahitaji ya ubadilishaji wa analogi hadi dijitali, ni lazima tuanzishe mchakato huo ili kuweza kupima kiwango cha mawimbi ya analogi mara kwa mara na kuwakilisha kila sampuli kama hiyo iliyopimwa katika umbo la dijitali.

Ilifikiriwa kuwa masafa ambayo vipimo hivi vitafanywa inapaswa kuwa angalau mara mbili ya masafa ya juu zaidi ambayo mtu anaweza kusikia, na kwa kuwa ni takriban 20 kHz, kwa hivyo, ya juu zaidi. 44,1kHz inasalia kuwa kiwango maarufu cha sampuli. Hesabu ya kiwango cha sampuli inahusishwa na shughuli ngumu za hisabati, ambayo, katika hatua hii ya ujuzi wetu wa mbinu za uongofu, haina maana.

Zaidi ni bora zaidi?

Kila kitu nilichotaja hapo juu kinaweza kuonyesha kuwa juu ya mzunguko wa sampuli, i.e. kupima kiwango cha ishara ya analog kwa vipindi vya kawaida, juu ya ubora wa uongofu, kwa sababu ni - angalau kwa maana ya angavu - sahihi zaidi. Je, ni kweli? Tutajua kuhusu hili katika mwezi mmoja.