Painat DAW:n äänitysnäppäintä, soitat kitarallasi sointua tai puhallat pillisi mikrofoniin, ja kuin taikaiskusta se ilmestyy ruudulle valmiina manipuloitavaksi omien äänellisten oikkujesi mukaan.

Mutta mitä todella tapahtui?

Jos olet koskaan miettinyt, miten analoginen signaali muutetaan digitaaliseksi signaaliksi, tämä artikkeli on sinulle - menemme syvälle nörttimoodiin ymmärtämään täysin, miten analogi-digitaalimuunnin toimii.

Ja jos et ole kiinnittänyt prosessiin paljon huomiota, tämä artikkeli on sinulle! Sen ymmärtäminen, miten analoginen signaali muuttuu binääriluvuiksi, on perustavanlaatuisen tärkeää kaikille muusikoille.

Miksi jokaisen muusikon on ymmärrettävä analogi-digitaalimuuntimet

Aina kun äänität analogista signaalia - tai jopa käytät näytteitä, jotka on saatu todellisista äänistä - käytät analogi-digitaalimuunninta.

Sanotaan vaikka, että olet nauhoittanut räikeän kitarasoolon tai ottanut näytteen koirasi kuorsauksesta - sillä ei ole väliä.

Kulissien takana tärkeä teknologiakimpale on tehnyt ylitöitä muuttaakseen analogisen tulosignaalin - mikrofonista tai instrumentista tulevan luonnollisen sähkövirran - digitaaliseksi esitykseksi, jota Ableton tai Logic (tai mikä tahansa DAW, jota tällä hetkellä rokkaat) voi ymmärtää.

Kaiken tämän laulamaton sankari? Analogi-digitaalimuunnin, tai lyhyesti ADC.

Käytitpä sitten makuuhuoneen studiossa äänittämistä tai miksausta ammattilaislaitoksessa, käytät aina ADC:tä. Niitä on audioliitännässäsi, äänikortissasi ja jopa puhelimesi mikrofonissa.

Aina kun analoginen jännite tulee kyseiseen järjestelmään (kuten äänesi mikrofoniin), se otetaan välittömästi näytteeksi, viipaloidaan, mitataan ja muutetaan digitaaliseksi dataksi.

Miten adc toimii ja miksi sillä on merkitystä muusikoille? Todennäköisesti ajattelet jo ADC:n termein - tajuatpa tai et. Tässä oppaassa käydään muuntoprosessi läpi selkokielellä käyttäen todellisia musiikkiesimerkkejä selittämään, mitä jokaisessa vaiheessa tapahtuu.

Vedetään verho taaksepäin tärkeimmän teknologian osalta, jota et tiennyt käyttäväsi joka päivä.

Analoginen vs. digitaalinen: Mitä me muutamme?

Ennen kuin menemme analogi-digitaalimuunninten toimintaan, on ensin ymmärrettävä, mitä ne muuttavat - analogisia signaaleja digitaalisiksi signaaleiksi.

Analoginen signaali: Musiikki luonnollisessa elinympäristössään

Todellisessa maailmassa mikä tahansa ääni - äänesi, akustisen kitaran soitto tai potkurummun kolahdus - on aina analoginen. Se tarkoittaa, että se liikkuu jatkuvasti, kuin tasainen aalto. Puhtaita ääniä kutsutaan siniaalloiksi, ja ne edustavat signaalin amplitudia (minunlaiselleni yksinkertaiselle ihmiselle äänekkyyttä) mitattuna ajan funktiona.

Kun puhut tai soitat soitinta, tuottamasi ääniaallot saavat ympäröivän ilman liikkumaan, mikä puolestaan liikuttaa korvien sisällä olevia älykkäitä osia; näin me kuulemme äänen.

Kun nauhoitat saman asian, mikrofoni sieppaa ilman värähtelyt ja muuttaa ne pieneksi sähkövirraksi. Tätä virtaa kutsutaan analogiseksi tulosignaaliksi, ja sen sisältämää jännitettä kutsutaan analogiseksi tulosjännitteeksi (tai joskus vain analogiseksi jännitteeksi).

Tämä jännite vaihtelee jatkuvasti; jokainen hengitys, jokainen jousenveto, jokainen fyysisen suorituksen vivahde on olemassa tässä virtaavassa signaalissa. Analogisen signaalin jännitealue heijastaa äänen vaihtelevaa voimakkuutta. Analogi-digitaalimuunninten tehtävänä on ottaa tämä analoginen suure ja muuntaa se digitaaliseen järjestelmään (kuten tietokoneeseen tai puhelimeen), jota voidaan käyttää.

Digitaalinen signaali: Binary in a Box

Toisin kuin ihmisen korvat, tietokoneet eivät ymmärrä tasaisia, jatkuvia aaltoja. Niiden viestintämenetelmä on binäärinen ulostulo - signaali, joka edustaa tietoa vain kahdella tilalla, tyypillisesti nollilla ja ykkösillä. Näin saadaan digitaalinen signaali. Se on joukko pieniä, pieniä askeleita, jotka yrittävät jäljitellä alkuperäistä signaalia käyttämällä sarjaa kiinteitä arvoja.

Jotta voimme tallentaa, näyttää tai käsitellä musiikkia digitaalisessa muodossa, meidän on muunnettava sileä analoginen signaali digitaaliseksi esitykseksi - numerosarjaksi, jota DAW, plugins ja kiintolevyt voivat ymmärtää.

Ja juuri siitä, ystäväni, analogisesta digitaaliseksi muuntamisessa on kyse.

Todennäköisesti olet jo nähnyt tämän prosessin toiminnassa; kun nauhoitat analogista tulosignaalia audioliitännän kautta ja katsot, kuinka kaunis aaltomuoto ilmestyy kuin taikaiskusta DAW:n Arrange-sivulle. Näytteenottosignaalin digitaalinen näyttö on hieno asia, mutta grafiikan takana on pitkä binäärikoodisarja, joka edustaa liitännän ADC:n lähtösignaalia.

Todellisen maailman analogia: Spotify

Ajattele analogista signaalia kuin vinyylilevyä: jatkuva ura, jota neula seuraa fyysisesti levyn loppuun asti. Digitaalinen signaali taas on kuin suoratoistomusiikkitiedosto - se pilkotaan palasiksi, mitataan, tallennetaan ja lähetetään kaiuttimiin pelkkiä numeroita käyttäen.

Vinyyli on kauniin yksityiskohtainen, mutta hauras, eikä sitä ole helppo jakaa. Tarvitset itse vinyylin ja jotain, jolla sitä voi soittaa, ja molempien on oltava samassa huoneessa kuin henkilö, jonka kanssa haluat jakaa sen. Kaiken lisäksi sitä ei voi muokata.

Digitaalisesta binäärikoodiversiosta saattaa puuttua joitakin vivahteita, mutta se on muokattavissa ja valmis käytettäväksi DAW:ssä. Ja jos sinulla on tuottajakumppani toisella puolella maailmaa, voit lähettää tiedoston hänelle työstettäväksi.

Siinä on analogis-digitaalimuunninten voima. Ka-pow!

Analogi-digitaalimuunninten tehtävä (selitetty muusikoille)

Tässä yhteydessä on syytä huomata, että analogi-digitaalimuunninta ei käytetä pelkästään äänentoistoon. Monilla fyysisen maailman asioilla on analoginen arvo. Itse asiassa kaikella mitattavissa olevalla asialla - olipa kyse äänestä, valosta, lämpötilasta tai jopa liikkeestä - on analoginen signaali, joka voidaan muuntaa digitaaliseksi.

Periaate on sama: alkuperäisen analogisen signaalin ja sen vaihtelevien jännitetasojen muuttaminen digitaaliseksi lähtökoodiksi, jota voidaan tallentaa ja muokata helposti.

Mutta me kaikki olemme muusikoita (jopa sinä, Nickelback), joten selvitetäänpä tarkkaan, mitä analogi-digitaalimuunnin tekee musiikillesi.

Aina kun kytket mikrofonin tai instrumentin, audioliitäntään tulee analoginen tulo. Tämä signaali on sähköinen aaltomuoto - periaatteessa liikkuva jännitearvo, joka heijastaa ääntä reaaliajassa. ADC:n tehtävänä on ottaa näyte tästä tulojännitteestä ja määrittää sille numero, jonka tietokone ymmärtää.

Näin siirrytään analogisesta signaalista digitaaliseen ulostuloon. Prosessi tapahtuu kolmessa päävaiheessa: näytteenotto, kvantisointi ja koodaus.

Vaihe 1: Näytteenotto - viipalointiaika

Ensimmäisessä vaiheessa, näytteenotossa, ADC mittaa signaalin amplitudin (jännitteen) säännöllisin väliajoin. Tämä tapahtuu useita tuhansia kertoja sekunnissa - näytteenottotiheyttä (tai näytteenottotaajuutta) kutsutaan näytteenottotiheydeksi.

CD-laatuinen ääni käyttää näytteenottotaajuutta 44 100 näytettä sekunnissa eli 44,1 kHz. Suuremmat näytteenottotaajuudet (kuten 48 tai 96 kHz ) antavat enemmän yksityiskohtia ja tallentavat korkeampia taajuuksia. Tämä johtuu Nyquistin teoreemaksi kutsutusta käsitteestä, jonka mukaan taajuuksia voidaan tallentaa vain puoleen näytteenottotaajuuteen asti.

Teoriassa, jos musiikkisi koostuu kokonaan 5-10 kHz:n äänistä (mitä ihmettä oikein ajattelet?), tarvitset vähintään 20 kHz:n näytteenottotaajuuden tallentaaksesi sen tarkasti.

Vaihe 2: Kvantisointi - Jännitteen mittaaminen

Kun näyte on otettu, ADC vertaa tulojännitettä viitejännitetasoon. Alue nollasta voltista viitejännitteeseen on jaettu kiinteisiin vaiheisiin. Jokainen näistä askeleista edustaa tiettyä digitaalista lukua.

Ja tässä kohtaa kohtaamme pienen epäsuhdan, jota kutsutaan kvantisointivirheeksi. Tämä johtuu siitä, että analoginen signaali voi jäädä kahden digitaalisen askeleen väliin, kuten alla on esitetty.

Tässä vaiheessa bittisyvyys on tärkeää. 16-bittinen ADC antaa 65 536 askelta, kun taas 24-bittinen ADC antaa yli 16 miljoonaa askelta. On selvää (ainakin tässä tapauksessa), että enemmän on enemmän. Mitä enemmän askelia on, sitä tarkempi muunnosprosessi on.

Muusikoille tämä tarkoittaa parempaa yksityiskohtaisuutta pehmeämmissä kohdissa ja enemmän tilaa kovemmissa kohdissa.

Vaihe 3: Koodaus - Binääritulos

Kun ADC on selvittänyt, mihin vaiheeseen signaali kuuluu, se muuntaa tason digitaaliseksi binäärikoodiksi - nollien ja ykkösten merkkijonoksi, joka edustaa lähtökoodia.

Tämä on lopullinen digitaalinen data, jonka DAW:si vastaanottaa. Sieltä alkuperäinen analoginen signaali säilytetään mahdollisimman tarkasti digitaalisessa muodossa.

Yhdistäminen: Vocal Take in Motion

Esimerkkinä sanotaan, että äänität laulua. Haluat mahdollisimman paljon yksityiskohtia ilman, että tallennustilaa kuluu liikaa, joten asetat näytteenottotaajuudeksi 48 kHz ja bittisyvyydeksi 24.

Mikrofonisi tallentaa analogisen tulon - ilmanpaineen hienovaraiset muutokset mikrofonin kapselin yli analogisena jännitteenä - toisin sanoen analoginen signaali mitataan jännitteenä.

Analoginen tulojännite näytteistetään 48 000 kertaa sekunnissa, ja jokainen viipale (näyte) mitataan vertailujännitettä vastaan, muunnetaan digitaaliseksi luvuksi ja lähetetään DAW:lle binäärilukuina.

Nyt sinulla on digitaalinen signaali, joka näyttää ja kuulostaa tasaiselta, jatkuvalta aaltomuodolta, mutta on itse asiassa koodivirta.

Kaikki tämä johtuu siitä, että luotettava ADC:si on muuttanut analogisen arvon sellaiseksi, jota tietokone voi käsitellä.

Analogi-digitaalimuunninten sisällä - Komponentit ja prosessi

Tähän mennessä olemme tarkastelleet kokonaiskuvaa - mitä menee sisään ja mitä tulee ulos. Mutta miten analogi-digitaalimuunnin itse asiassa tekee kaiken tämän?

Jokaisen ADC:n sisällä on erittäin älykäs elektroninen piiri, joka hoitaa kaiken taikuuden. Se muuntaa jatkuvasti muuttuvan analogisen signaalin digitaaliseksi, yksi tilannekuva kerrallaan. Katsotaanpa tarkemmin, mitä tapahtuu.

Vertailija: Jännite Päätöksentekijä

ADC:n ytimessä on komparaattori. Komparaattori vertaa tulojännitettä viitejännitteeseen ja esittää yksinkertaisen kysymyksen: "Onko tämä tulo suurempi vai pienempi kuin referenssi?"

Tämän vertailun avulla ADC alkaa selvittää, mikä digitaalinen arvo kullekin analogiselle näytteelle annetaan. Aina kun mikrofoni tai instrumentti tuottaa jännitteen (eli äänen), komparaattori vertaa sitä tasaisesti muuttuvaan sisäiseen jännitteeseen. Kun kondensaattorin jännite vastaa tulon jännitettä, järjestelmä lukitsee vastaavan digitaalisen koodin.

Kondensaattori ja jänniteportaat

Vertailujännitteen tuottamiseen käytetään ADC:n tyypistä riippuen erilaisia menetelmiä. Yleinen menetelmä on SAR-rekisteri (Successive Approximation Register).

Peräkkäisapproksimaatio-ADC:ssä muunnin käyttää pientä kondensaattoria pitämään jännitevarausta. Se vertaa tulosignaalia sarjaan jännitetasoja ja toimii kuin arvauspeli:

1. Se aloittaa arvaamalla jännitealueen keskikohdan.
2. Jos analoginen arvosi on korkeampi, se säätää arviota ylöspäin.
3. Jos se on alempi, se säätyy alaspäin.
4. Tämä jatkuu, kunnes se löytää lähimmän vastaavuuden.

Melko älykästä edestakaista toimintaa ohjaavat kellopulssit - pienet aikamerkit, jotka varmistavat, että kaikki pysyy synkassa. Jokainen kellopulssi tuo ADC:n askeleen lähemmäksi lopullista digitaalista ulostuloa.

Prosessista lukeminen ei tee sille oikeutta. Se tapahtuu uskomattoman nopeasti - miljoonia kertoja sekunnissa - ja tuloksena on erittäin tarkka digitaalinen esitys musiikistasi.

Ramp- ja Dual Slope ADC:t

Vertailujännitteen tuottamiseen on muitakin tapoja, kuten ramppijännitemenetelmä ja kaksoiskaltevuus ADC:t. Näitä käytetään useammin sähkötekniikassa - testauslaitteissa, prosessien ohjauksessa, digitaalisissa jännitemittareissa ja vastaavissa - mutta idea on sama: vertaa tulojännitettä muuttuvaan referenssiin, kunnes vastaavuus löytyy.

Esimerkiksi kaksoiskäyrämuuntimessa tulosignaali lataa kondensaattorin kiinteän ajanjakson ajan, minkä jälkeen viitejännite purkaa sen. Aika, joka kuluu nollaan palaamiseen, antaa lopullisen digitaalisen luvun - ikään kuin sekuntikello ääntäsi tai mitä tahansa mittaatkaan.

Vaikka nämä eivät ole sellaisia komparaattoreita, joita löydät keskiverto audioliitännästäsi, se auttaa osoittamaan, että on olemassa monia polkuja samaan päämäärään: jatkuvan muuntaminen laskettavaksi.

ADC:t ääniliitännöissä

Miten ADC toimii audioliitännässä? ADC-siru vastaanottaa jännitteen esivahvistinvaiheesta. Se vertaa (nopeasti) signaalin amplitudia viitearvoihin, määrittää digitaalisen koodin ja välittää sen DAW:lle. Kaikki tämä tapahtuu niin nopeasti, että järjestelmäsi tallentaa kaiken reaaliajassa lähes ilman havaittavaa viivettä.

Kun puhutaan ADC:n suorituskyvystä tai resoluutiosta, puhutaan siitä, kuinka nopeasti ja tarkasti tämä prosessi toimii. Parempilaatuinen ADC tallentaa alkuperäisen signaalin tarkemmin, vähemmillä kvantisointivirheillä ja laajemmalla jännitealueella.

Mitä tapahtuu seuraavaksi? Toisto selitetään

Okei, olet nauhoittanut sen vintage-syntetisaattorilinjan, laulun tai tiukan bassorytmin. Analogi-digitaalimuunnin kaappasi jokaisen analogisen tulosignaalin, leikkasi sen ajallisesti ja antoi sen digitaalisena signaalina 1:n ja 0:n virtana. Entä nyt?

Jos haluat toistaa tuon äänen takaisin lugholeihisi, meidän on käännettävä prosessi päinvastaiseksi. Digitaali-analogiamuunnin (DAC).

Digitaalisesta analogiseen - DAC:n työtehtävät

Jos ajattelet ADC:tä mikrofonin tai instrumentin kääntäjänä, DAC on analogisten laitteiden tulkki. Se ottaa binäärikoodijonon (digitaaliset tiedot) ja rakentaa uudelleen jännitesignaalin, joka vastaa likimain alkuperäistä esitystä. Tämä uudelleen luotu analoginen ulostulo tulee studiomonitoreista ja kuulokkeista.

Aivan kuten ADC:t, myös DAC:t toimivat diskreetin aikasignaalin avulla, ja ne tuottavat uuden lähtöjännitetason jokaisella kellonlyömällä saapuvan digitaalisen koodin perusteella. Tämä jännitteiden porrastus muodostaa lähtösignaalin, joka tasoitettuna muuttuu jälleen jatkuvaksi.

Tasaisuus ratkaisee - Suodatus ja interpolointi

Asia on näin: kun DAC luo uudelleen alkuperäisen analogisen signaalin, tuloksena on asteittainen aaltomuoto eikä sileä analoginen käyrä, kuten alun perin soittamasi signaali. Se on pikemminkin kuin rosoinen ääriviiva kuin sujuva siveltimenveto.

Tämän korjaamiseksi digitaalis-analoginen muunnin lähettää signaalin alipäästösuodattimen läpi poistaakseen äkillisten askelten aiheuttamat korkeataajuiset artefaktit. Tämä suodatin tasoittaa karkeat reunat ja tuottaa analogisen signaalin, jonka korvasi hyväksyvät luonnollisemmalta kuulostavaksi.

Jotkin järjestelmät käyttävät myös interpolointia arvioidakseen, miltä aaltomuodon pitäisi näyttää näytteenottokuvien välissä, mikä parantaa tulosta entisestään.

Siksi audioliitännän ulostulo kuulostaa sujuvalta ja musiikilliselta eikä robotisoidulta ja pikselimäiseltä. Laadukkaat DAC-laitteet voivat päästä erittäin lähelle alkuperäisen analogisen signaalin toistoa, varsinkin jos se on tallennettu korkealla näytteenottotaajuudella ja bittisyvyydellä.

Kiertomatka: ADC + DAC musiikin tuotannossa

Kerrataanpa vielä kerran, miltä musiikkisi täysi edestakainen matka näyttää.

1. Mikrofoni tai instrumentti lähettää analogisen tulon audioliitäntään.
2. ADC ottaa siitä näytteitä ja määrittää digitaaliset arvot viitejännitetasojen perusteella.
3. Tuloksena syntyvä digitaalinen signaali lähetetään DAW:hen.
4. DAW-ohjelmasi käsittelee digitaalista esitystä reaaliajassa, kun lisäät efektejä, muokkaat tai järjestät sitä.
5. Kun painat toistonäppäintä, DAC muuntaa digitaalisen tiedon takaisin analogiseksi ulostuloksi.

Tätä silmukkaa tapahtuu jatkuvasti sulautetuissa järjestelmissä, miksauskonsoleissa ja live-laitteissa. Aina kun signaali siirtyy analogisesta digitaaliseen ja takaisin, ADC ja DAC tekevät taikojaan yhdessä.

Miksi tämä on tärkeää muusikoille

On hienoa tietää, miten makkara tehdään, mutta mitkä ovat käytännön vaikutukset muusikoille?

• Pienellä viiveellä on väliä, kun seurataan live-laulua tai instrumentteja.
• ADC:n resoluutio voi vaikuttaa hiljaisiin esityksiin tai esityksiin, joissa on hienovaraista dynamiikkaa.
• Tarkat DAC:t varmistavat, että miksauksesi kuulostavat hyvältä kaikissa toistolaitteissa.

Jos ADC tai DAC ei ole tehtäviensä tasalla, menetät yksityiskohtia, aiheutat kohinaa tai artefakteja tai teet huonoja miksauspäätöksiä epätarkan toiston perusteella. Siksi ammattikäyttöön tarkoitetut liitännät - ja jopa analogiset laitteet, joissa on sisäänrakennettu muunnin - mainostavat usein ADC:n resoluutiota, jännitealuetta ja referenssijännitteen tarkkuutta.

DAC ≠ ADC

On syytä huomata, että kun muunnat digitaalisen signaalin takaisin analogiseksi, et peruuta ADC:n alun perin tekemää työtä. Kun analoginen signaali on muunnettu, tietty määrä kvantisointivirheitä ja mahdollisesti datan menetys on peruuttamatonta. DAC yksinkertaisesti rakentaa uudelleen parhaan mahdollisen analogisen version digitaalisen järjestelmän ulostulosta.

Se on kuin valokuvan ottaminen: vaikka tekniikka olisi kuinka kehittynyttä, se ei voi luoda uudelleen alkuperäisen kuvan jokaista molekyyliä. Riittävällä resoluutiolla ja huolellisuudella päästään kuitenkin hyvin lähelle. Tai ainakin tarpeeksi lähelle jazzia varten.

Mikä määrittää ADC:n laadun ja tarkkuuden?

Aivan kuten kitaristitkaan, kaikki analogi-digitaalimuunnokset eivät ole samanarvoisia. Äänityksesi laatu - aina pikkurummun terävyydestä laulun hengittävään laatuun - riippuu siitä, miten tarkasti ADC-muunnin tallentaa analogisen signaalin ja muuntaa sen digitaaliseen järjestelmään.

Tämä on tärkeintä:

Päätöslauselma: Bits & Details

ADC:n resoluutio mitataan tavallisesti bitteinä, jotka kertovat, kuinka monta digitaalista arvoa on käytettävissä tulosignaalin esittämiseen.

• 8-bittinen ADC voi tuottaa 256 arvoa.
• 16-bittinen ADC antaa 65 536 arvoa.
• 24-bittinen ADC voi käsitellä yli 16 miljoonaa diskreettia askelta.

Jokainen lisätty bitti kaksinkertaistaa mahdollisten digitaalisten koodien määrän. Enemmän koodeja = suurempi tarkkuus ja pienempi kvantisointivirhe - se väistämätön ero todellisen analogisen jännitteen ja lähimmän digitaalisen arvon välillä.

Musiikissa suurempi resoluutio tarkoittaa:

• Hiljaisemmat yksityiskohdat säilyvät
• Pehmeät kaiut ja jälkikaiutukset eivät katoa.
• Voit sekoittaa kovempia signaaleja ilman vääristymiä tai clippingiä.

Erittäin dynaamisessa musiikissa, kuten jazzissa ja orkesterimusiikissa, suurempi bittisyvyys antaa enemmän tilaa ja hienovaraisuutta.

Näytteenottotaajuus: Time Slicing

ADC ei vain mittaa tulojännitettä, vaan se tietää myös , milloin se mitataan. Se on näytteenottotaajuus tai näytteenottotaajuus, joka mitataan khz:nä.

Musiikissa käytetyt standardiarvot ovat:

• 44.1kHz (CD-laatu)
• 48 kHz (video- ja lähetysstandardi)
• 96kHz (korkean resoluution ääni, erityisesti äänisuunnittelijoiden keskuudessa)

Näytteenottotaajuus määrittää, kuinka usein ADC ottaa tilannekuvan saapuvasta signaalista sekunnissa. Kuten aiemmin mainittiin, näytteenottotaajuuden on oltava vähintään kaksi kertaa suurempi kuin signaalin korkein taajuus, jotta se voidaan toistaa tarkasti.

Koska ihmisen kuulo on yleensä huipussaan noin 20 kHz:n taajuudella, vähimmäisnäytteenottotaajuus, jota tarvitaan kaiken kuulemamme tallentamiseen, on 2 x 20 kHz eli 40 kHz. Kun tähän lisätään vielä jonkin verran tilaa kvantisointivirheitä varten, saadaan 44,1 kHz - kultainen standardi, kun CD-levyt tulivat markkinoille ja ADC:t olivat uusia lapsia korttelissa.

Jos tallennat suuremmalla näytteenottotaajuudella, saat talteen enemmän viipaleita aaltomuodosta, jolloin saat enemmän yksityiskohtia saapuvasta signaalista. Tämä on erityisen hyödyllistä:

• Terävät transientit (kuten snare-iskut tai nypityt jouset).
• Soittimet, joissa on paljon korkeataajuisia soittimia, kuten symbaalit.
• Ajan venyttäminen tai sävelkorkeuden siirtäminen jälkituotannossa - erityisen hyödyllistä äänisuunnittelussa.

Suuremmat näytteenottotaajuudet lisäävät kuitenkin tiedostokokoja ja prosessorin kuormitusta, joten sinun on löydettävä tasapaino laadun ja käytännöllisyyden välillä.

Vertailujännite ja jännitealue

ADC toimii vertaamalla tulojännitettä viitejännitteeseen. Tämä asettaa ylärajan sille, mitä muunnin voi mitata.

Kuvittele, että sinulla on jännitealue 0-5V:

• Kaikille tällä alueella oleville tulosignaaleille voidaan antaa digitaalinen numero.
• Kaikki referenssijännitettä suuremmat signaalit leikkautuvat tai vääristyvät.
• Liian matala ääni ei ehkä rekisteröidy selvästi.

Musiikkikoneiden jännitteet ovat tyypillisesti alhaisia - usein millivoltin ja voltin välillä - ja ADC on kalibroitu sen mukaisesti.

Hyvä suunnittelu sovittaa ADC:n alueen laitteesi lähtötasoon. Siksi audioliitännöissä on kytkettävät tuloalueet - kuten Hi-Z-kytkin tai vahvistusvaiheet; ne pitävät signaalisi turvallisesti tunnetun viitejännitetason sisällä.

Kvantisointivirhe: Vääjäämätön kompromissi

Koska ADC:t pyöristävät jokaisen analogisen suureen lähimpään digitaaliseen askeleeseen, pientä virhettä tapahtuu aina. Tämä on kvantisointivirhe, ja se näkyy matalan tason särönä tai kohinana.

Laadukkaat ADC:t:

• Satunnaistetaan ja tasoitetaan virhettä ditheringin avulla.
• Tarjoa korkeampi resoluutio sen kuultavuuden minimoimiseksi.
• Niissä on optimoidut elektroniset piirit, jotka vähentävät sisäistä kohinaa.

Huippulaitteissa tämä on osa sitä, mikä saa äänitteet kuulostamaan pehmeämmiltä tai "kalliimmilta".

ADC:t todellisessa maailmassa - Teknisten tietojen lisäksi

Eikä siinä vielä kaikki! Keskusteltaessa eri ADC:iden hyvistä puolista saatat kuulla sellaisia termejä kuin:

• Signaali-kohinasuhde (SNR) - kuinka puhdas signaali on.
• Harmoninen kokonaissärö (THD) - kuinka tarkasti datamuunnin välttää värin lisäämistä.
• Lineaarisuus - kuinka tasaisesti analogiset jännitetasot vastaavat digitaalisia tasoja.
• Clock Jitter - ajoitusvirheet, jotka aiheuttavat siirtymävirtojen likaantumista.

Kaikki nämä voivat vaikuttaa siihen, kuinka lähellä digitoitu esitys on alkuperäistä analogista signaalia.

Esimerkiksi halpisliitännässä voi olla kunnollinen bittisyvyys ja näytteenottotaajuus, mutta huono kellotus tai meluisat esivahvistimet. Tulos? Sielukas akustinen kitarariffisi saattaa menettää vivahteita ennen kuin se edes saapuu DAW:hen.

TL:DR - Nopea ADC-yhteenveto muusikoille

Jos kaikki edellä mainittu on tehnyt aivoista puuroa, älä huoli. Tässä on nopea tarkistuslista siitä, mikä tekee ADC:stä "hyvän" musiikille:

• Korkea resoluutio - vähintään 24-bittinen
• Riittävä näytteenottotaajuus - 44,1 kHz riittää suoratoistoon, mutta jos aiot päästä synkronointilisenssimarkkinoille, sinun on toimitettava 48 kHz:n taajuudella. Jos harrastat äänisuunnittelua, 96kHz antaa sinulle enemmän näytteenottovaraa.
• Vähäinen kvantisointivirhe, jitteri tai vääristymä

Jos välität selkeydestä, transienteista, dynamiikasta tai haluat vain varmistaa, että musiikkisi kuulostaa samalta kuin silloin, kun soitit sen ensimmäistä kertaa, ADC:ssä ei kannata säästää.

Analogi-digitaalimuuntimet musiikkimaailmassa

Analogi-digitaalimuuntimia on kaikkialla musiikin tuotannossa ja esittämisessä. Tässä ne näkyvät:

Audioliitännät

Jokaisessa ääniliitännässä on ADC. Joka kerta, kun kytket mikrofonin, syntetisaattorin tai kitaran luotettuun Focusriteen (muita merkkejä on saatavilla), ADC käynnistyy.

Samplerit & FX

Monissa elektronisissa soittimissa ja prosessoreissa on oma ADC, usein myös DAC-toistoa varten.

• Digitaaliset samplerit käyttävät ADC:tä ulkoisten äänien tallentamiseen.
• Digitaaliset efektipedaalit muuntavat saapuvat signaalit digitaalisiksi käsittelyä varten, ennen kuin ne muunnetaan takaisin analogisiksi.

Uudelleenmiksaus, uudelleenleimaus, tulostus

Myös jotkut vähemmän ilmeiset musiikin tuotannon työnkulut perustuvat vahvasti ADC:hen:

• Raidan uudelleen näytteenotto DAW:stä analogisten laitteiden läpi ja takaisin uuteen digitaaliseen järjestelmään.
• Kitaran reamping tarkoittaa kuivan signaalin lähettämistä DAW:stä oikean vahvistimen läpi ja lopputuloksen tallentamista takaisin DAW:hen.
• Laitteistotehosteiden tulostaminen DAW-raidalle.

Kaikissa näissä tapauksissa analogis-digitaalimuunnin toimii hiljaa kulissien takana.

Miksi tämä kaikki on tärkeää sinulle

Tämä on ollut villiä teknistä nippelitietoa, mutta musiikintekijöille se on tärkeää ymmärtää. ADC:n suorituskyky muokkaa kappaleidesi raaka-aineita. Sinulla voi olla parhaat mikrofonit, tiukin suorituskyky ja puhtain, akustisesti käsitellyin huone, mutta jos ADC:si ei ole kunnossa, alkuperäinen signaalisi ei pääse DAW:hen ehjänä.

Siksi ADC:n ymmärtämisellä on merkitystä, kun on kyse:

• Ääniliitännän valitseminen
• Vahvistustasojen asettaminen (eli jännitealueella pysyminen).
• Ulkoisen laitteiston ja efektien uudelleen näytteenotto ja tulostus
• Näytteenottotaajuuksien valitseminen

ADC on portinvartija analogisen musiikkimaailman ja digitaalisen tuotantomaailman välillä. Äänitätpä sitten laulua, otat näytteitä vinyyleiltä tai käytät syntetisaattoreita ulkoisten laitteiden kautta, ADC on aina läsnä ja antaa luoville ideoillesi luotettavan digitaalisen kodin.

Kun seuraavan kerran painat äänitysnäppäintä, muista: et vain kaappaa ääntä - muunnat energiaa koodiksi yhdellä musiikin tuotannon tehokkaimmista pienistä työkaluista!