Création musicale. Maîtriser - partie 2

J'ai écrit sur le fait que le mastering dans le processus de production musicale est la dernière étape sur le chemin de l'idée de la musique à sa livraison au destinataire dans le numéro précédent. Nous avons également examiné de près l'audio enregistré numériquement, mais je n'ai pas encore expliqué comment cet audio, converti en convertisseurs de tension alternative, est converti en forme binaire.

1. Chaque son complexe, même d'un très haut degré de complexité, consiste en fait en de nombreux sons sinusoïdaux simples.

J'ai terminé l'article précédent avec la question, comment est-il possible que dans une onde aussi ondulante (1) tout le contenu musical soit encodé, même si nous parlons de nombreux instruments jouant des parties polyphoniques ? Voici la réponse : cela est dû au fait que tout son complexe, même très complexe, est vraiment il se compose de nombreux sons sinusoïdaux simples.

La nature sinusoïdale de ces formes d'onde simples varie à la fois avec le temps et l'amplitude, ces formes d'onde se chevauchant, s'additionnant, se soustrayant, se modulant et créant ainsi d'abord des sons d'instruments individuels, puis des mixages et des enregistrements complets.

Ce que nous voyons sur la figure 2, ce sont certains atomes, molécules qui composent notre matière sonore, mais dans le cas d'un signal analogique, il n'y a pas de tels atomes - il y a une ligne paire, sans points marquant les lectures suivantes (la différence peut être vue dans la figure sous forme d'étapes, qui sont approchées graphiquement pour obtenir l'effet visuel correspondant).

Cependant, étant donné que la lecture de musique enregistrée à partir de sources analogiques ou numériques doit être effectuée à l'aide d'un transducteur électromagnétique mécanique tel qu'un haut-parleur ou un transducteur de casque, la différence entre l'audio analogique pur et les flous audio traités numériquement est écrasante dans la plupart des cas. Au dernier stade, c'est-à-dire à l'écoute, la musique nous parvient de la même manière que les vibrations des particules d'air provoquées par le mouvement du diaphragme dans le transducteur.

2. Les molécules qui composent notre matière sonore

chiffre analogique

Existe-t-il des différences audibles entre l'audio analogique pur (c'est-à-dire l'audio analogique enregistré sur un magnétophone analogique, mixé sur une console analogique, compressé sur un disque analogique, lu sur un lecteur analogique et un amplificateur analogique amplifié) et l'audio numérique - converti à partir de analogique à numérique, traité et mixé numériquement, puis retransformé en analogique, est-ce juste devant l'ampli ou pratiquement dans le haut-parleur lui-même ?

Dans la grande majorité des cas, plutôt pas, bien que si nous enregistrions le même matériel musical dans les deux sens et que nous le jouions ensuite, les différences seraient certainement audibles. Cependant, cela sera davantage dû à la nature des outils utilisés dans ces processus, à leurs caractéristiques, propriétés et souvent limites, qu'au fait même d'utiliser la technologie analogique ou numérique.

Dans le même temps, nous supposons que ramener le son sous une forme numérique, c'est-à-dire explicitement atomisé, n'affecte pas de manière significative le processus d'enregistrement et de traitement lui-même, d'autant plus que ces échantillons se produisent à une fréquence qui - au moins théoriquement - est bien au-delà des limites supérieures des fréquences que nous entendons, et donc cette granularité spécifique du son converti sous forme numérique, invisible pour nous. Cependant, du point de vue de la maîtrise de la matière sonore, c'est très important, et nous en reparlerons plus tard.

Voyons maintenant comment le signal analogique est converti en forme numérique, à savoir zéro-un, c'est-à-dire une où la tension ne peut avoir que deux niveaux : le niveau un numérique, qui signifie tension, et le niveau zéro numérique, c'est-à-dire cette tension est pratiquement inexistante. Tout dans le monde numérique est un ou zéro, il n'y a pas de valeurs intermédiaires. Bien sûr, il y a aussi la logique dite floue, où il y a encore des états intermédiaires entre les états "on" ou "off", mais elle n'est pas applicable aux systèmes audionumériques.

3. Les vibrations des particules d'air provoquées par une source sonore mettent en mouvement une structure très légère de la membrane.

Transformations Première partie

Tout signal acoustique, qu'il s'agisse de voix, de guitare acoustique ou de batterie, est envoyé à l'ordinateur sous forme numérique, il doit d'abord être converti en un signal électrique alternatif. Cela se fait généralement avec des microphones dans lesquels les vibrations des particules d'air provoquées par la source sonore entraînent une structure de membrane très légère (3). Cela peut être le diaphragme inclus dans une capsule à condensateur, une bande de feuille métallique dans un microphone à ruban ou un diaphragme avec une bobine attachée à celui-ci dans un microphone dynamique.

Dans chacun de ces cas un signal électrique oscillant très faible apparaît à la sortie du microphonequi préserve plus ou moins les proportions de fréquence et de niveau correspondant aux mêmes paramètres des particules d'air oscillantes. Il s'agit donc d'une sorte d'analogue électrique de celui-ci, qui peut être traité ultérieurement dans des appareils qui traitent un signal électrique alternatif.

Depuis le début le signal du microphone doit être amplifiécar il est trop faible pour être utilisé de quelque manière que ce soit. Une tension de sortie de microphone typique est de l'ordre de millièmes de volt, exprimée en millivolts, et souvent en microvolts ou millionièmes de volt. A titre de comparaison, ajoutons qu'une batterie conventionnelle de type doigt produit une tension de 1,5 V, et c'est une tension constante qui n'est pas sujette à modulation, ce qui signifie qu'elle ne transmet aucune information sonore.

Cependant, la tension continue est nécessaire dans tout système électronique pour être la source d'énergie, qui modulera ensuite le signal alternatif. Plus cette énergie est propre et efficace, moins elle est soumise aux charges et aux perturbations de courant, plus le signal alternatif traité par les composants électroniques sera propre. C'est pourquoi l'alimentation, à savoir l'alimentation, est si importante dans tout système audio analogique.

4. Amplificateur de microphone, également appelé préamplificateur ou préamplificateur

Les amplificateurs de microphone, également appelés préamplificateurs ou préamplificateurs, sont conçus pour amplifier le signal des microphones (4). Leur tâche est d'amplifier le signal, souvent même de plusieurs dizaines de décibels, ce qui signifie augmenter leur niveau par centaines ou plus. Ainsi, en sortie du préamplificateur, on obtient une tension alternative directement proportionnelle à la tension d'entrée, mais la dépassant des centaines de fois, c'est-à-dire à un niveau allant des fractions aux unités de volts. Ce niveau de signal est déterminé niveau ligne et c'est le niveau de fonctionnement standard des appareils audio.

Transformation deuxième partie

Un signal analogique de ce niveau peut déjà être transmis processus de numérisation. Cela se fait à l'aide d'outils appelés convertisseurs analogique-numérique ou transducteurs (5). Le processus de conversion en mode PCM classique, c'est-à-dire La modulation de largeur d'impulsion, actuellement le mode de traitement le plus populaire, est définie par deux paramètres : taux d'échantillonnage et profondeur de bits. Comme vous le soupçonnez à juste titre, plus ces paramètres sont élevés, meilleure est la conversion et plus précis le signal sera transmis à l'ordinateur sous forme numérique.

5. Convertisseur ou convertisseur analogique-numérique.

Règle générale pour ce type de conversion échantillonnage, c'est-à-dire prélever des échantillons de matériel analogique et en créer une représentation numérique. Ici, la valeur instantanée de la tension dans le signal analogique est interprétée et son niveau est représenté numériquement dans le système binaire (6).

Ici, cependant, il est nécessaire de rappeler brièvement les bases des mathématiques, selon lesquelles toute valeur numérique peut être représentée dans n'importe quel système de numération. Tout au long de l'histoire de l'humanité, divers systèmes de numération ont été et sont encore utilisés. Par exemple, des concepts tels qu'une douzaine (12 pièces) ou un sou (12 douzaines, 144 pièces) sont basés sur le système duodécimal.

6. Valeurs de tension dans un signal analogique et représentation de son niveau sous forme numérique dans un système binaire

Pour le temps, nous utilisons des systèmes mixtes - sexagésimal pour les secondes, minutes et heures, dérivé duodécimal pour les jours et les jours, septième système pour les jours de la semaine, système quadruple (également lié au système duodécimal et sexagésimal) pour les semaines d'un mois, système duodécimal pour indiquer les mois de l'année, puis nous passons au système décimal, où apparaissent les décennies, les siècles et les millénaires. Je pense que l'exemple de l'utilisation de différents systèmes pour exprimer le passage du temps montre très bien la nature des systèmes de nombres et vous permettra de naviguer plus efficacement dans les problèmes liés à la conversion.

Dans le cas de la conversion analogique-numérique, nous serons le plus courant convertir des valeurs décimales en valeurs binaires. Décimal car la mesure de chaque échantillon est généralement exprimée en microvolts, millivolts et volts. Ensuite, cette valeur sera exprimée en système binaire, c'est-à-dire en utilisant deux bits qui y fonctionnent - 0 et 1, qui dénotent deux états: pas de tension ou sa présence, éteint ou allumé, courant ou non, etc. Ainsi, nous évitons la distorsion et toutes les actions deviennent beaucoup plus simples à mettre en œuvre grâce à l'application de le soi-disant changement d'algorithmes auquel nous avons affaire, par exemple, en ce qui concerne les connecteurs ou d'autres processeurs numériques.

Vous êtes nul ; ou un

Avec ces deux chiffres, des zéros et des uns, vous pouvez exprimer chaque valeur numériquequelle que soit sa taille. Par exemple, considérons le nombre 10. La clé pour comprendre la conversion décimal-binaire est que le nombre 1 en binaire, tout comme en décimal, dépend de sa position dans la chaîne numérique.

Si 1 est à la fin de la chaîne binaire, alors 1, si dans la seconde à partir de la fin - alors 2, en troisième position - 4 et en quatrième position - 8 - le tout en décimal. Dans le système décimal, le même 1 à la fin est 10, l'avant-dernier 100, le troisième 1000, le quatrième XNUMX est un exemple pour comprendre l'analogie.

Donc, si nous voulons représenter 10 sous forme binaire, nous devrons représenter un 1 et un 1, donc comme je l'ai dit, ce serait 1010 en quatrième position et XNUMX en deuxième, soit XNUMX.

Si nous devions convertir des tensions de 1 à 10 volts sans valeurs fractionnaires, c'est-à-dire n'utilisant que des entiers, un convertisseur capable de représenter des séquences de 4 bits en binaire est suffisant. 4 bits car cette conversion d'un nombre binaire nécessitera jusqu'à quatre chiffres. En pratique, cela ressemblera à ceci :

+0 (0000)XNUMX XNUMX

+1 (0001)XNUMX XNUMX

+2 (0010)XNUMX XNUMX

+3 (0011)XNUMX XNUMX

+4 (0100)XNUMX XNUMX

+5 (0101)XNUMX XNUMX

+6 (0110)XNUMX XNUMX

+7 (0111)XNUMX XNUMX

+8 (1000)XNUMX XNUMX

+9 (1001)XNUMX XNUMX

+10 (1010)XNUMX XNUMX

Ces zéros non significatifs pour les nombres 1 à 7 remplissent simplement la chaîne sur les quatre bits complets afin que chaque nombre binaire ait la même syntaxe et occupe la même quantité d'espace. Sous forme graphique, une telle traduction d'entiers du système décimal en binaire est illustrée à la figure 7.

7. Convertir des nombres entiers en système décimal en système binaire

Les formes d'onde supérieure et inférieure représentent les mêmes valeurs, sauf que la première est compréhensible, par exemple, pour les appareils analogiques, tels que les compteurs de niveau de tension linéaire, et la seconde pour les appareils numériques, y compris les ordinateurs qui traitent les données sur ce langage. Cette forme d'onde inférieure ressemble à une onde carrée à remplissage variable, c'est-à-dire rapport différent des valeurs maximales aux valeurs minimales au fil du temps. Ce contenu variable code la valeur binaire du signal à convertir, d'où l'appellation "modulation par impulsions codées" - PCM.

Revenons maintenant à la conversion d'un signal analogique réel. Nous savons déjà qu'il peut être décrit par une ligne représentant des niveaux changeant en douceur, et il n'existe pas de représentation sautante de ces niveaux. Cependant, pour les besoins de la conversion analogique-numérique, on doit introduire un tel procédé pour pouvoir mesurer de temps en temps le niveau d'un signal analogique et représenter chacun de ces échantillons mesurés sous forme numérique.

On a supposé que la fréquence à laquelle ces mesures seraient effectuées devrait être au moins deux fois la fréquence la plus élevée qu'une personne puisse entendre, et comme elle est d'environ 20 kHz, la fréquence la plus élevée 44,1 kHz reste une fréquence d'échantillonnage populaire. Le calcul du taux d'échantillonnage est associé à des opérations mathématiques assez complexes, ce qui, à ce stade de notre connaissance des méthodes de conversion, n'a pas de sens.

Plus c'est mieux?

Tout ce que j'ai mentionné ci-dessus peut indiquer que plus la fréquence d'échantillonnage est élevée, c'est-à-dire mesurer le niveau d'un signal analogique à intervalles réguliers, plus la qualité de la conversion est élevée, car elle est - au moins dans un sens intuitif - plus précise. Est-ce vraiment vrai ? Nous le saurons dans un mois.