تضغط على زر التسجيل على مشغل الموسيقى الرقمي الخاص بك، أو تعزف على وتر موسيقي على جيتارك، أو تعزف على غيتارك، أو تصدر صوتًا في ميكروفون، فيظهر على الشاشة كالسحر، ليظهر على الشاشة جاهزًا للتلاعب به حسب أهوائك الصوتية.

ولكن ما الذي حدث بالفعل؟

إذا كنت قد تساءلت يومًا عن كيفية تحويل الإشارة التناظرية إلى إشارة رقمية، فهذا المقال مخصص لك - سننتقل إلى وضع المهووسين المتعمقين لفهم كيفية عمل المحولات التناظرية إلى الرقمية بشكل كامل.

وإذا لم تكن قد أوليت اهتماماً كبيراً لهذه العملية، فهذا المقال لك! إن فهم كيفية تحول الإشارة التناظرية إلى أرقام ثنائية أمر مهم بشكل أساسي لأي موسيقي.

لماذا يحتاج كل موسيقي إلى فهم المحولات التناظرية إلى الرقمية

في كل مرة تقوم فيها بتسجيل إشارة تناظرية - أو حتى استخدام عينات مصدرها أصوات حقيقية - فأنت تستخدم محولات تناظرية إلى رقمية.

لنفترض أنك سجلت عزفًا منفردًا مؤثرًا على الجيتار أو أخذت عينات من شخير كلبك - لا يهم.

خلف الكواليس، تعمل تقنية مهمة للغاية خلف الكواليس على تحويل إشارة الإدخال التناظرية - التدفق الطبيعي للكهرباء القادمة من الميكروفون أو الآلة الموسيقية - إلى تمثيل رقمي يمكن أن يفهمه Ableton أو Logic (أو أيًا كان DAW الذي تستخدمه في الوقت الحالي).

البطل المجهول في كل هذا؟ المحول التناظري إلى رقمي، أو ADC للاختصار.

سواء كنت تقوم بالتسجيل في استوديو غرفة ن وم، أو تقوم بالمزج في منشأة احترافية، فأنت تستخدم دائمًا ADCs. فهي موجودة داخل واجهة الصوت الخاصة بك، وعلى بطاقة الصوت، وحتى داخل ميكروفون هاتفك.

في كل مرة يدخل فيها شكل من أشكال الجهد التناظري إلى النظام المعني (مثل صوتك في الميكروفون)، يتم أخذ عينات منه وتقطيعه وقياسه وتحويله إلى بيانات رقمية على الفور.

إذن - كيف يعمل ADC، ولماذا يهم الموسيقيين؟ من المحتمل أنك تفكر بالفعل في مصطلحات ADC - سواء أدركت ذلك أم لا. سيرشدك هذا الدليل إلى عملية التحويل بلغة إنجليزية بسيطة، باستخدام أمثلة موسيقية واقعية لشرح ما يحدث في كل خطوة.

دعنا نزيح الستار عن أهم قطعة تقنية لم تكن تعلم أنك تستخدمها كل يوم.

التناظرية مقابل الرقمية: ما الذي نقوم بتحويله على أي حال؟

قبل أن ندخل في صواميل ومسامير كيفية عمل المحولات التناظرية إلى رقمية، دعنا نفهم أولاً ما الذي تقوم بتحويله - الإشارات التناظرية إلى إشارات رقمية.

الإشارة التناظرية: الموسيقى في موطنها الطبيعي

في العالم الحقيقي، يكون أي صوت - صوتك أو نتف الجيتار الصوتي أو دوي الطبل - تناظريًا دائمًا. وهذا يعني أنها تتحرك باستمرار، مثل الموجة النقية. عندما تكون نغمات نقية نسميها موجات جيبية، وهي تمثل سعة الإشارة (جهارة الصوت، بالنسبة للبسطاء مثلي) تقاس بمرور الوقت.

عندما تتكلم أو تعزف على آلة موسيقية، تتسبب الموجات الصوتية التي تصدرها في تحرك الهواء المحيط بك، والذي بدوره يتحرك ضد الأجزاء الذكية داخل أذنيك؛ وهكذا نسمع الصوت.

عندما تقوم بتسجيل نفس الشيء، يلتقط الميكروفون اهتزازات الهواء ويحولها إلى تيار كهربائي صغير. ويُعرف هذا التيار باسم إشارة الدخل التناظري، ويسمى الجهد الذي يحمله بجهد الدخل التناظري (أو أحيانًا الجهد التناظري فقط).

ويختلف هذا الجهد بشكل مستمر؛ فكل نفس، وكل نتف وتر، وكل فارق بسيط في الأداء الجسدي موجود في تلك الإشارة المتدفقة. يعكس نطاق الجهد للإشارة التناظرية تباين جهارة الصوت. وتتمثل مهمة المحولات التناظرية إلى رقمية في أخذ هذه الكمية التناظرية وترجمتها إلى شيء يمكن لنظام رقمي (مثل حاسوبك أو هاتفك) التعامل معه.

الإشارة الرقمية ثنائي في صندوق

على عكس الآذان البشرية، لا تفهم أجهزة الكمبيوتر الموجات السلسة والمستمرة. فطريقة اتصالها هي الإخراج الثنائي - إشارة تمثل المعلومات باستخدام حالتين فقط؛ عادةً ما تكون أصفار وآحاد. هكذا نحصل على إشارة رقمية. إنها مجموعة من الخطوات الصغيرة جدًا التي تحاول محاكاة الإشارة الأصلية باستخدام سلسلة من القيم الثابتة.

من أجل تخزين الموسيقى أو عرضها أو معالجتها في شكل رقمي، نحتاج إلى تحويل الإشارة التناظرية السلسة إلى تمثيل رقمي - سلسلة من الأرقام التي يمكن أن يفهمها مشغل الموسيقى الرقمي والمكونات الإضافية والأقراص الصلبة.

وهذا يا أصدقائي، هو بالضبط ما يدور حوله التحويل التناظري إلى رقمي.

من المحتمل أنك شاهدت هذه العملية بالفعل أثناء العمل؛ عندما تقوم بتسجيل إشارة إدخال تناظرية من خلال واجهة الصوت الخاصة بك وتشاهد الشكل الموجي الجميل يظهر مثل السحر على صفحة الترتيب في شعبة النهوض بالمرأة. هذا العرض الرقمي للإشارة التي تم أخذ عينات منها رائع وكل ذلك، ولكن خلف هذا الرسم سلسلة طويلة من الشيفرة الثنائية التي تمثل إشارة الخرج من ADC الخاص بالواجهة.

تشبيه العالم الحقيقي: الفينيل مقابل سبوتيفاي

فكّر في الإشارة التناظرية مثل أسطوانة الفينيل: أخدود مستمر تتبعه الإبرة فعليًا حتى نهاية الأسطوانة. أما الإشارة الرقمية، من ناحية أخرى، فهي مثل ملف موسيقى متدفق - يتم تقطيعها إلى أجزاء، وقياسها وتخزينها وإرسالها إلى مكبرات الصوت باستخدام الأرقام فقط.

الفينيل مفصل بشكل جميل، ولكنه هش وليس من السهل مشاركته. أنت بحاجة إلى الفينيل نفسه، بالإضافة إلى شيء لتشغيله عليه، ويجب أن يكون كلاهما في نفس الغرفة التي يوجد بها الشخص الذي تريد مشاركته معه. وفوق كل ذلك، لا يمكن تحريرها.

قد تفتقد نسخة الشفرة الثنائية الرقمية بعض الفوارق الدقيقة لكنها قابلة للتحرير وجاهزة للاستخدام في شعبة النهوض بالمرأة. وإذا كان لديك شريك منتج في الجانب الآخر من العالم يمكنك إرسال الملف إليه للعمل عليه في أسرع وقت ممكن.

هذه هي قوة المحولات التناظرية الرقمية. كا-باو

وظيفة المحولات التناظرية إلى الرقمية (شرح للموسيقيين)

تجدر الإشارة هنا إلى أن المحولات التناظرية إلى رقمية لا تُستخدم فقط للصوت. فالكثير من الأشياء في العالم المادي لها قيمة تناظرية. في الواقع أي شيء يمكن قياسه - سواء كان صوتًا أو ضوءًا أو درجة حرارة أو حتى حركة - له إشارة تناظرية يمكن تحويلها إلى إشارة رقمية.

المبدأ هو نفسه؛ أخذ الإشارة التناظرية الأصلية بمستويات جهدها المتذبذبة، وتحويلها إلى رمز إخراج رقمي يمكن تخزينه وتحريره بسهولة.

ولكننا جميعًا موسيقيون هنا (حتى أنت يا نيكلباك)، لذا دعنا نوضح لك ما تفعله المحولات التناظرية إلى رقمية بموسيقاك بالضبط.

في أي وقت تقوم فيه بتوصيل ميكروفون أو آلة موسيقية، يدخل إدخال تناظري إلى واجهة الصوت لديك. هذه الإشارة عبارة عن شكل موجة كهربائية - وهي في الأساس قيمة جهد متحرك تعكس الصوت في الوقت الحقيقي. تتمثل مهمة ADC في أخذ عينة من جهد الدخل هذا وتعيين رقم يفهمه الكمبيوتر الخاص بك.

هكذا ننتقل من إشارة تناظرية إلى مخرج رقمي. تحدث العملية في ثلاث خطوات رئيسية: أخذ العينات والتحويل الكمي والترميز.

الخطوة 1: أخذ العينات - وقت التقطيع

في الخطوة الأولى، أخذ العينات، يأخذ ADC قياس سعة الإشارة (الجهد) على فترات منتظمة. ويحدث ذلك عدة آلاف من المرات في الثانية الواحدة - ويُعرف عدد المرات التي يحدث فيها ذلك بمعدل أخذ العينات (أو تردد أخذ العينات).

يستخدم الصوت بجودة القرص المضغوط معدل أخذ عينات يبلغ 44,100 عينة في الثانية - أو 44.1 كيلو هرتز. توفر معدلات العينات الأعلى (مثل 48 كيلو هرتز أو 96 كيلو هرتز ) مزيداً من التفاصيل وتسجيل ترددات أعلى. ويرجع ذلك إلى مفهوم يسمى نظرية نيكويست، والتي تنص على أنه لا يمكنك التقاط الترددات إلا حتى نصف معدل أخذ العينات.

لذا من الناحية النظرية، إذا كانت موسيقاك مكونة بالكامل من نغمات في نطاق 5-10 كيلو هرتز (ما الذي تفكر فيه؟) ، فستحتاج إلى معدل عينة لا يقل عن 20 كيلو هرتز لتسجيلها بدقة.

الخطوة 2: قياس الكمية - قياس الجهد

بمجرد أخذ العينة، يقارن ADC جهد الدخل بمستوى الجهد المرجعي. ينقسم النطاق من صفر فولت إلى الجهد المرجعي إلى خطوات ثابتة. تمثل كل خطوة من هذه الخطوات رقمًا رقميًا محددًا.

وهنا، نواجه عدم تطابق صغير - يُعرف باسم خطأ التكميم. يحدث هذا لأن الإشارة التناظرية يمكن أن تقع بين خطوتين رقميتين، كما هو موضح أدناه.

هنا يصبح عمق البت مهماً. يوفر ADC 16 بت 65، 536 خطوة، بينما يوفر ADC 24 بت أكثر من 16 مليون خطوة. من الواضح (في هذه الحالة، على الأقل) أن المزيد أكثر. كلما زاد عدد الخطوات، زادت دقة عملية التحويل.

وبالنسبة للموسيقيين، فإن هذا يساوي تفاصيل أفضل في المقاطع الأكثر هدوءًا، ومساحة أكبر للرأس في المقاطع الأعلى صوتًا.

الخطوة 3: الترميز - الإخراج الثنائي

بمجرد أن يحدد ADC الخطوة التي تقع فيها الإشارة، فإنه يحول هذا المستوى إلى رمز ثنائي رقمي - سلسلة من الأصفار والآحاد التي تمثل رمز الخرج.

هذه هي البيانات الرقمية النهائية التي تستقبلها شعبة النهوض بالمرأة. من هناك، يتم الحفاظ على الإشارة التناظرية الأصلية بأكبر قدر ممكن في شكل رقمي.

تجميعها معاً لقطة صوتية متحركة

على سبيل المثال، لنفترض أنك تسجل غناء. تريد الحصول على أكبر قدر ممكن من التفاصيل دون أن تستهلك مساحة تخزين كبيرة، لذا فإنك تضبط معدل أخذ العينات على 48 كيلو هرتز، وعمق البت على 24.

يلتقط الميكروفون المدخلات التناظرية - التغيرات الطفيفة في ضغط الهواء فوق كبسولة الميكروفون كجهد تناظري - بمعنى آخر، يتم قياس الإشارة التناظرية كجهد.

يتم أخذ عينات من جهد الدخل التناظري هذا 48,000 مرة في الثانية، حيث يتم قياس كل شريحة (عينة) مقابل جهد مرجعي، ويتم تحويلها إلى رقم رقم رقمي وإرسالها إلى شعبة النهوض بالمرأة كأرقام ثنائية.

لديك الآن إشارة رقمية تبدو وكأنها شكل موجي سلس ومتواصل، ولكنها في الواقع عبارة عن دفق من التعليمات البرمجية.

كل هذا لأن ADC الموثوق به قام بترجمة القيمة التناظرية إلى شيء يمكن للكمبيوتر الخاص بك معالجته.

داخل المحولات التناظرية إلى رقمية - المكونات والعملية

حتى الآن كنا ننظر إلى الصورة الكبيرة - ما يدخل وما يخرج. ولكن كيف تقوم المحولات التناظرية إلى رقمية بسحب كل هذا في الواقع؟

يوجد داخل كل ADC دائرة إلكترونية فائقة الذكاء تتعامل مع كل السحر. فهي تقوم بتحويل الإشارة التناظرية المتغيرة باستمرار إلى العالم الرقمي، لقطة واحدة في كل مرة. دعونا نلقي نظرة فاحصة على ما يحدث.

المقارن صانع قرار الجهد الكهربائي

يوجد في قلب ADC شيء يسمى المقارن. يقارن المقارن جهد الدخل بجهد مرجعي، ويطرح السؤال البسيط: "هل هذا المدخل أعلى أم أقل من المرجع؟

هذه المقارنة هي الطريقة التي يبدأ بها ADC في معرفة القيمة الرقمية التي يجب تعيينها لكل عينة تناظرية. في كل مرة ينتج فيها الميكروفون أو الآلة جهدًا (أي صوتًا)، يتحقق المقارن من ذلك مقابل جهد داخلي متغير باطراد. عندما يتطابق جهد المكثف مع جهد الدخل، يقوم النظام بتثبيت الرمز الرقمي المقابل.

درج المكثف والجهد الكهربي

اعتمادًا على نوع ADC، يتم استخدام طرق مختلفة لتوليد جهد المقارنة هذا. إحدى الطرق الشائعة هي سجل التقريب المتعاقب (SAR).

في ADC للتقريب المتتابع، يستخدم المحول مكثفًا صغيرًا للاحتفاظ بشحنة الجهد. يقارن إشارة الدخل بسلسلة من مستويات الجهد، ويعمل كلعبة تخمين:

1. يبدأ بتخمين منتصف نطاق الجهد.
2. إذا كانت القيمة التناظرية أعلى، فإنها تعدل التخمين لأعلى.
3. إذا كان أقل، يتم ضبطه للأسفل.
4. يستمر ذلك حتى يعثر على أقرب تطابق.

يتم تشغيل عملية الذهاب والإياب الذكية إلى حد ما بواسطة نبضات الساعة، وهي علامات زمنية صغيرة تضمن بقاء كل شيء متزامنًا. كل نبضة ساعة تقرب ADC خطوة واحدة من الخرج الرقمي النهائي.

القراءة عن العملية لا تنصفها حقًا. فهي تحدث بمعدل سريع للغاية - ملايين المرات في الثانية - وينتج عنها تمثيل رقمي دقيق للغاية لموسيقاك.

متغيرات ADCs المنحدرة والمزدوجة المنحدر

هناك طرق أخرى لتوليد جهد المقارنة، بما في ذلك طريقة الجهد المنحدر، ومقارنات ADCs ثنائية الميل. وغالبًا ما تستخدم هذه الطرق في الهندسة الكهربائية - معدات الاختبار، وعمليات التحكم، ومقاييس الفولتميتر الرقمية، وما شابه ذلك - لكن الفكرة هي نفسها: مقارنة جهد الدخل بمرجع متغير حتى يتم العثور على تطابق.

على سبيل المثال، في محول الميل المزدوج، تقوم إشارة الدخل بشحن مكثف خلال فترة ثابتة، ثم يقوم الجهد المرجعي بتفريغه. والوقت المستغرق للعودة إلى الصفر يعطي الرقم الرقمي النهائي - مثل ساعة الإيقاف للصوت أو أيًا كان ما تقيسه.

على الرغم من أن هذه ليست أنواع المقارنات التي ستجدها في واجهة الصوت العادية، إلا أنها تساعد في إظهار أن هناك العديد من المسارات للهدف نفسه: تحويل المستمر إلى معدود.

ADCs في واجهات الصوت

إذاً كيف يعمل ADC في واجهة الصوت؟ تستقبل رقاقة ADC مدخلات الجهد من مرحلة مضخم الصوت. وهي تقارن (بسرعة) سعة الإشارة بالقيم المرجعية وتعين رمزًا رقميًا وتسلمه إلى شعبة النهوض بالصوت لديك. يحدث كل ذلك بسرعة كبيرة بحيث يسجل نظامك كل ذلك في الوقت الحقيقي دون أي تأخير ملحوظ تقريبًا.

عندما يتحدث الناس عن أداء ADC أو دقة ADC، فإنهم يتحدثون عن مدى سرعة ودقة هذه العملية. يلتقط ADC بجودة أفضل الإشارة الأصلية بشكل أكثر دقة، مع أخطاء تكميم أقل، ونطاق جهد أوسع.

ماذا يحدث بعد ذلك؟ شرح إعادة التشغيل

حسناً، لقد سجلت ذلك الخط الموسيقي القديم، أو اللقطة الصوتية، أو أخدود الجهير المحكم. التقط المحول التناظري إلى رقمي كل إشارة إدخال تناظرية وقسمها في الوقت المناسب، ثم أخرجها كإشارة رقمية في دفق من 1 و0. إذاً، ماذا الآن؟

لتشغيل هذا الصوت مرة أخرى في لغاتك، نحتاج إلى عكس العملية. أدخل المحول الرقمي إلى التناظري (DAC).

من الرقمية إلى التناظرية - وظيفة DACs

إذا كنت تفكر في ADC كمترجم للميكروفون أو الآلة الموسيقية الخاصة بك، فإن DAC هو مترجم لأجهزتك التناظرية. فهو يأخذ سلسلة من التعليمات البرمجية الثنائية (البيانات الرقمية) ويعيد بناء إشارة جهد تقارب الأداء الأصلي. هذا الإخراج التناظري المعاد إنشاؤه هو ما يخرج من شاشات الاستوديو وسماعات الرأس.

تمامًا مثل ADCs، تعمل DACs بإشارة زمنية منفصلة، حيث تخرج مستوى جهد خرج جديد عند كل تكة ساعة، بناءً على الرمز الرقمي الوارد. يشكل هذا الدرج من الفولتية إشارة الخرج التي، عند تنعيمها، تصبح مستمرة مرة أخرى.

مسائل السلاسة - التصفية والاستيفاء

إليك الأمر؛ عندما يقوم DAC بإعادة إنشاء الإشارة التناظرية الأصلية، تكون النتيجة شكل موجي متدرج وليس منحنى تناظري سلس مثل الذي قمت بتشغيله في الأصل. إنها أشبه بمخطط متعرج أكثر من كونها ضربة فرشاة سلسة.

ولإصلاح هذه المشكلة، يرسل المحول الرقمي إلى تناظري الإشارة عبر مرشح تمرير منخفض لإزالة أي تشوهات عالية التردد ناتجة عن الخطوات "المفاجئة". يعمل هذا الفلتر على تنعيم الحواف الخشنة لإنتاج إشارة تناظرية تتقبلها أذناك على أنها أكثر طبيعية.

تستخدم بعض الأنظمة أيضًا الاستيفاء لتقدير الشكل الموجي الذي يجب أن يبدو عليه الشكل الموجي بين اللقطة التي تم أخذ عينات منها، مما يحسن النتيجة أكثر.

ولهذا السبب يبدو إخراج واجهة الصوت لديك سلسًا وموسيقيًا وليس آليًا ومنقطًا. يمكن أن تقترب DACs عالية الجودة من إعادة إنتاج الإشارة التناظرية الأصلية بشكل كبير، خاصةً إذا تم تسجيلها بتردد أخذ عينات وعمق بت عالي.

رحلة الذهاب والإياب: ADC + DAC في الإنتاج الموسيقي

لذا دعنا نلخص لك كيف تبدو جولة كاملة للموسيقى الخاصة بك.

1. يرسل الميكروفون أو الآلة الموسيقية دخلاً تناظرياً إلى واجهة الصوت.
2. يقوم ADC بأخذ عينات منه وتعيين قيم رقمية بناءً على مستويات الجهد المرجعي.
3. يتم إرسال الإشارة الرقمية الناتجة إلى DAW الخاص بك.
4. يقوم DAW الخاص بك بمعالجة التمثيل الرقمي في الوقت الفعلي أثناء قيامك بإضافة المؤثرات أو تحريرها أو ترتيبها.
5. عندما تضغط على زر التشغيل، يقوم DAC بتحويل المعلومات الرقمية إلى مخرج تناظري.

تحدث هذه الحلقة باستمرار في الأنظمة المدمجة ووحدات تحكم المزج وأجهزة الحفر المباشرة. في كل مرة تمر الإشارة من التناظرية إلى الرقمية والعكس، يعمل كل من ADC وDAC بسحره بالترادف.

أهمية ذلك بالنسبة للموسيقيين

من الجيد جداً معرفة كيفية صنع النقانق وكل ذلك، ولكن ما هي الآثار العملية على الموسيقيين؟

• الكمون المنخفض مهم عند تتبع الغناء أو الآلات الموسيقية الحية
• يمكن أن تؤثر دقة دقة ADC على الأداء الهادئ أو تلك التي تتسم بديناميكيات خفية
• تضمن لك DACs الدقيقة دقة صوت المزيج الخاص بك على كل أنظمة التشغيل

إذا لم يكن ADC أو DAC على مستوى المهمة، فستفقد التفاصيل، أو ستفقد التفاصيل، أو ستحدث ضوضاء أو تشويشًا أو تشويشًا أو تتخذ قرارات مزج سيئة بناءً على تشغيل غير دقيق. لهذا السبب غالبًا ما تعلن الواجهات الاحترافية - وحتى الأجهزة التناظرية المزودة بمحولات مدمجة - عن دقة ADC ونطاق الجهد ودقة الجهد المرجعي.

DAC ≠ ADC

تجدر الإشارة إلى أنه عند إعادة تحويل إشارة رقمية إلى تناظرية، فإنك لا تقوم بإلغاء العمل الذي قام به ADC في البداية. بمجرد تحويل الإشارة التناظرية، هناك قدر معين من الخطأ في التكميم، وربما فقدان البيانات، لا يمكن عكسه. يقوم DAC ببساطة بإعادة بناء أفضل نسخة تناظرية ممكنة من مخرجات النظام الرقمي.

الأمر أشبه بالتقاط صورة فوتوغرافية؛ بغض النظر عن مدى تقدم التقنية، لا يمكنها إعادة إنشاء كل جزيء في المشهد الأصلي. ولكن مع الدقة والعناية الكافية يمكن أن تقترب كثيراً. أو قريبة بما يكفي لموسيقى الجاز على أي حال.

ما الذي يحدد جودة ودقة ADC؟

تماماً مثل عازفي الجيتار، ليست كل المحولات التناظرية إلى رقمية متساوية. وتتوقف جودة تسجيلاتك - بدءاً من هشاشة الطبل الفخي، إلى جودة الصوت ذات الأنفاس العالية - على مدى دقة التقاط ADC للإشارة التناظرية وترجمتها لنظام رقمي.

إليك أهم ما في الأمر:

الدقة: التفاصيل والتفاصيل

تُقاس دقة ADC عادةً بوحدة البت - والتي تخبرك بعدد القيم الرقمية المتاحة لتمثيل إشارة الدخل.

• يمكن أن ينتج ADC ذو 8 بت 256 قيمة.
• يعطي ADC ذو 16 بت 65,536 قيمة.
• يمكن لمقياس ADC 24 بت معالجة أكثر من 16 مليون خطوة منفصلة.

كل بت مضاف يضاعف عدد الرموز الرقمية الممكنة. المزيد من الرموز = دقة أكبر وخطأ أقل في التكميم - ذلك الفرق الذي لا يمكن تجنبه بين الجهد التناظري الفعلي وأقرب قيمة رقمية.

في الموسيقى، تعني دقة أكبر في الموسيقى:

• يتم الحفاظ على التفاصيل الأكثر هدوءاً
• لا تضيع الترددات الناعمة وذيولها
• يمكنك مزج الإشارات الأعلى صوتاً دون تشويه أو تقطيع.

بالنسبة للموسيقى ذات الديناميكية العالية، مثل موسيقى الجاز والموسيقى الأوركسترالية، يمنحك عمق البت الأعلى مساحة أكبر من الرأس والبراعة.

تردد أخذ العينات: التقطيع الزمني

لا يقيس ADC جهد الدخل فقط، بل يعرف أيضًا متى يقيسه. هذا هو تردد أخذ العينات، أو معدل أخذ العينات، ويقاس بالكيلوهرتز.

القيم القياسية المستخدمة في الموسيقى هي:

• 44.1 كيلو هرتز (جودة القرص المضغوط)
• 48 كيلو هرتز (معيار الفيديو والبث)
• 96 كيلو هرتز (صوت عالي الدقة، خاصة بين مصممي الصوت)

يحدد معدل أخذ العينات عدد المرات التي يأخذ فيها ADC لقطة للإشارة الواردة في الثانية الواحدة. كما ذكرنا سابقًا، يجب أن يكون تردد أخذ العينات ضعف أعلى تردد للإشارة على الأقل من أجل إعادة إنتاجها بدقة.

بما أن السمع البشري عادةً ما يصل إلى حوالي 20 كيلو هرتز، فإن الحد الأدنى لمعدل أخذ العينات الذي تحتاجه لالتقاط أي شيء يمكننا سماعه هو 2 × 20 كيلو هرتز، أو 40 كيلو هرتز. أضف بعض المساحة المخصصة لخطأ التكميم وستحصل على 44.1 كيلو هرتز، وهو المعيار الذهبي عندما ظهرت الأقراص المدمجة لأول مرة وكانت أجهزة ADCs هي الأحدث في هذا المجال.

إذا قمت بالتسجيل بمعدل أخذ عينات أعلى، فإنك تلتقط المزيد من شرائح الشكل الموجي؛ مما يؤدي في الواقع إلى توليد المزيد من التفاصيل حول الإشارة الواردة. هذا مفيد بشكل خاص ل:

• العابرون الحادون (مثل ضربات الفخ أو الأوتار المقطوعة)
• الآلات التي تحتوي على الكثير من المحتوى العالي التردد، مثل الصنج
• تمديد الوقت أو تغيير درجة الصوت في مرحلة ما بعد الإنتاج - مفيد بشكل خاص في تصميم الصوت

ومع ذلك، فإن معدلات أخذ العينات الأعلى تزيد من أحجام الملفات وحمل وحدة المعالجة المركزية، لذا عليك إيجاد توازن بين الجودة والتطبيق العملي.

الجهد المرجعي ونطاق الجهد

يعمل ADC من خلال مقارنة جهد الدخل بجهد مرجعي. وهذا يحدد الحد الأعلى لما يمكن للمحول قياسه بالفعل.

تخيل أن لديك نطاق جهد 0-5 فولت:

• يمكن تعيين رقم رقم رقمي لأي إشارة دخل في هذا النطاق.
• أي شيء أعلى من الجهد المرجعي يقص أو يشوه.
• أي شيء منخفض جداً قد لا يتم تسجيله بوضوح.

بالنسبة للأجهزة الموسيقية، عادةً ما تكون الفولتية منخفضة - غالبًا ما تكون في نطاق الميلي فولت إلى فولت - ويتم معايرة ADC وفقًا لذلك.

يطابق التصميم الجيد نطاق ADC الخاص بك مع مستوى خرج معداتك. لهذا السبب تحتوي واجهات الصوت على نطاقات إدخال قابلة للتبديل - مثل مفتاح Hi-Z، أو مراحل الكسب؛ فهي تحافظ على إشارتك بأمان ضمن مستوى الجهد المرجعي المعروف.

الخطأ الكمي: المفاضلة الحتمية

نظرًا لأن ADCs تقوم بتقريب كل كمية تناظرية إلى أقرب خطوة رقمية، سيحدث دائمًا قدر ضئيل من الخطأ. هذا هو خطأ التكميم، ويظهر على شكل تشويه منخفض المستوى أو ضوضاء.

أجهزة ADCs ذات جودة عالية:

• استخدم التردّد لتوزيع الخطأ عشوائيًا وتنعيمه.
• تقديم دقة أعلى لتقليل إمكانية سماعها.
• تحتوي على دوائر إلكترونية محسّنة تقلل من التشويش الداخلي.

في المعدات المتطورة، هذا جزء مما يجعل التسجيلات تبدو أكثر سلاسة أو أكثر "تكلفة".

متوسطات التوافق الرقمي في العالم الحقيقي - ما وراء المواصفات

وهذا ليس كل شيء! عند مناقشة مزايا مختلف مجمعات ADCs قد تسمع مصطلحات مثل:

• نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) - مدى نظافة الإشارة.
• التشوّه التوافقي الكلي (THD) - مدى أمانة محول البيانات في تجنب إضافة اللون.
• الخطية - مدى تعادل مستويات الجهد التناظري مع العالم الرقمي.
• اهتزاز الساعة - أخطاء التوقيت التي تسبب تلطخاً في العابرين.

كل ذلك يمكن أن يؤثر على مدى قرب التمثيل الرقمي من الإشارة التناظرية الأصلية.

على سبيل المثال، قد تحتوي واجهة منخفضة الجودة على عمق بت ومعدل أخذ عينات لائقين، ولكن قد يكون توقيت الساعة ضعيفًا أو مضخمات صوت صاخبة. والنتيجة؟ قد تفقد نغمة الغيتار الصوتية المفعمة بالعاطفة التي تعزفها قبل أن تصل إلى شعبة النهوض بالمرأة.

ملخص سريع ل ADC للموسيقيين - ملخص سريع ل ADC للموسيقيين

إذا كان كل ما سبق قد جعل من عقلك عصيدة من دماغك، فلا تقلق. إليك قائمة مراجعة سريعة لما يجعل ADC "جيدًا" للموسيقى:

• دقة عالية - 24 بت على الأقل
• معدل أخذ العينات الملائم - 44.1 كيلو هرتز مناسب للبث، ولكن إذا كنت تخطط لدخول سوق ترخيص المزامنة، فستحتاج إلى تقديمه بسرعة 48 كيلو هرتز. إذا كنت تعمل في تصميم الصوت، فإن 96 كيلو هرتز ستمنحك مساحة أكبر لأخذ العينات لتلعب بها.
• انخفاض خطأ التكميم أو الاهتزاز أو التشويش الكمي

إذا كنت مهتمًا بالوضوح، أو العابرين، أو الديناميكيات، أو مجرد التأكد من أن موسيقاك تبدو كما كانت عليه عند تشغيلها في المرة الأولى، فإن ADC ليس المكان الذي تريد أن تختصر فيه.

المحولات التناظرية إلى رقمية في عالم الموسيقى

تنتشر المحولات التناظرية إلى رقمية في كل مكان في إنتاج الموسيقى والأداء. إليك مكان ظهورها:

واجهات الصوت

تحتوي كل واجهة صوتية على ADC. في كل مرة تقوم فيها بتوصيل ميكروفون أو موالف أو جيتار في واجهة Focusrite الموثوق بها (تتوفر علامات تجارية أخرى) يبدأ ADC في العمل.

أجهزة أخذ العينات والمؤثرات البصرية

تحتوي الكثير من الآلات والمعالجات الإلكترونية على ADC خاص بها، وغالبًا ما يكون إلى جانب DAC لإعادة التشغيل.

• تستخدم أجهزة أخذ العينات الرقمية ADCs لتسجيل الأصوات الخارجية.
• تقوم دواسات المؤثرات الرقمية بتحويل الإشارات الواردة إلى نسخة رقمية للمعالجة، قبل تحويلها مرة أخرى إلى تناظرية.

إعادة أخذ العينات وإعادة التجميع والطباعة

تعتمد بعض عمليات سير عمل الإنتاج الموسيقي الأقل وضوحاً بشكل كبير على ADCs أيضاً:

• إعادة أخذ عينات من مسار خارج من DAW، من خلال أجهزة تناظرية، وإعادته إلى نظام رقمي جديد.
• تتضمن إعادة تثبيت الغيتار إرسال الإشارة الجافة من شعبة النهوض بالمرأة، من خلال مضخم صوت حقيقي، والتقاط النتيجة مرة أخرى في شعبة النهوض بالمرأة.
• طباعة مؤثرات الأجهزة على مسار DAW.

في جميع هذه الحالات، تعمل المحولات التناظرية الرقمية بهدوء خلف الكواليس.

لماذا كل هذا مهم بالنسبة لك

لقد كانت هذه جولة جامحة من التوافه التقنية، ولكن بالنسبة لمنشئي الموسيقى، من المهم فهمها. يشكل أداء ADC المادة الخام لمساراتك الموسيقية. يمكنك الحصول على أفضل الميكروفونات، والأداء الأكثر إحكامًا، والغرفة الأكثر نظافة ومعالجة صوتيًا، ولكن إذا لم يكن ADC الخاص بك على مستوى عالٍ، فلن تصل إشارتك الأصلية إلى شعبة النهوض بالموسيقى سليمة.

ولهذا السبب فإن فهم ADCs مهم عندما يتعلق الأمر بـ

• اختيار واجهة صوتية
• ضبط مستويات الكسب (أي البقاء ضمن نطاق الجهد)
• إعادة أخذ العينات وطباعة الأجهزة والمؤثرات الخارجية
• اختيار معدلات العينات التي يجب العمل بها

يعد ADC حارس البوابة بين عالم الموسيقى التناظري وعالم الإنتاج الرقمي. وسواء كنت تقوم بتسجيل غناء أو أخذ عينات من الفينيل أو تشغيل الآلات الموسيقية من خلال معدات خارجية، فإن ADC موجود دائمًا، مما يمنح أفكارك الإبداعية منزلاً رقميًا موثوقًا به.

لذا في المرة القادمة التي تضغط فيها على زر التسجيل، تذكر: أنت لا تقوم بالتقاط الصوت فحسب، بل تقوم بتحويل الطاقة إلى شفرة، من خلال واحدة من أقوى الأدوات الصغيرة في الإنتاج الموسيقي!