Paspauskite įrašymo mygtuką savo DAW, pagrokite akordą gitara arba į mikrofoną įmeskite savo vamzdžius, ir viskas kaip stebuklinga magija pasirodys ekrane, paruoštame manipuliuoti pagal jūsų garsines užgaidas.

Bet kas iš tikrųjų nutiko?

Jei kada nors domėjotės, kaip analoginis signalas paverčiamas skaitmeniniu, šis straipsnis skirtas jums - pereisime į gilų nerdų režimą, kad suprastume, kaip veikia analoginiai skaitmeniniai keitikliai.

Ir jei iš tiesų nesate kreipę dėmesio į šį procesą, šis straipsnis skirtas jums! Suprasti, kaip analoginis signalas virsta dvejetainiais skaitmenimis, iš esmės svarbu kiekvienam muzikantui.

Kodėl kiekvienas muzikantas turi suprasti analoginius skaitmeninius keitiklius

Kiekvieną kartą, kai įrašote analoginį signalą arba net naudojate pavyzdžius, gautus iš realių garsų, naudojate analoginius skaitmeninius keitiklius.

Tarkime, įrašėte aštrų gitaros solo arba sempluojate savo šuns knarkimą - tai nesvarbu.

Užkulisiuose itin svarbus technologijos grynuolis dirba viršvalandžius, kad jūsų analoginį įvesties signalą - natūralų elektros srautą, sklindantį iš jūsų mikrofono ar instrumento - paverstų skaitmeniniu atvaizdu, kurį "Ableton" ar "Logic" (ar bet koks kitas šiuo metu naudojamas DAW) iš tikrųjų gali suprasti.

Visame tame neskelbiamas herojus? Analoginis skaitmeninis keitiklis, sutrumpintai ADC.

Nesvarbu, ar įrašinėjate miegamojo studijoje, ar miksuojate profesionalų įrenginyje, visada naudojate ADC. Jie yra jūsų garso sąsajoje, garso plokštėje ir net jūsų telefono mikrofono viduje.

Kiekvieną kartą, kai į sistemą patenka analoginė įtampa (pvz., jūsų balsas į mikrofoną), ji iš karto imama, pjaustoma, matuojama ir paverčiama skaitmeniniais duomenimis.

Taigi - kaip veikia adc ir kodėl jis svarbus muzikantams? Tikėtina, kad jau mąstote ADC terminais, nesvarbu, ar tai suprantate, ar ne. Šiame vadove paprasta anglų kalba paaiškinsime, kas vyksta kiekviename žingsnyje, ir, remdamiesi tikrais muzikiniais pavyzdžiais, supažindinsime jus su konversijos procesu.

Atitraukime uždangą nuo svarbiausios technikos dalies, apie kurią nežinojote, kad naudojate kiekvieną dieną.

Analoginis ir skaitmeninis: Ką mes vis dėlto keičiame?

Prieš pradėdami aiškintis, kaip veikia analoginiai skaitmeniniai keitikliai, pirmiausia supraskime, ką jie konvertuoja - analoginius signalus į skaitmeninius.

Analoginis signalas: Muzika savo natūralioje aplinkoje

Realiame pasaulyje bet koks garsas - jūsų balsas, akustinės gitaros garsas ar būgno dūžiai - visada yra analoginis. Tai reiškia, kad jis juda nepertraukiamai, kaip tolygi banga. Grynus tonus vadiname sinusinėmis bangomis ir jie atspindi signalo amplitudę (garsumą tokiems paprastiems žmonėms kaip aš), matuojamą per tam tikrą laiką.

Kai kalbate arba grojate instrumentu, jūsų sukeliamos garso bangos išjudina aplinkinį orą, kuris savo ruožtu juda prieš ausyse esančias protingas ausis; taip girdime garsą.

Kai įrašinėjate tą patį, mikrofonas fiksuoja oro virpesius ir paverčia juos mažyte elektros srove. Ši srovė vadinama analoginiu įvesties signalu, o įtampa, kurią ji perduoda, vadinama analogine įvesties įtampa (arba kartais tiesiog analogine įtampa).

Ši įtampa nuolat kinta; kiekvienas kvėpavimas, kiekvienas stygos stryktelėjimas, kiekvienas fizinio atlikimo niuansas yra tame tekančiame signale. Analoginio signalo įtampos diapazonas atspindi kintantį garso stiprumą. Analoginių skaitmeninių keitiklių užduotis - paimti šį analoginį dydį ir paversti jį skaitmenine sistema (pvz., kompiuteriu ar telefonu).

Skaitmeninis signalas: Dvejetainis kodas dėžutėje

Skirtingai nei žmogaus ausys, kompiuteriai nesupranta tolygaus, nepertraukiamo bangavimo. Jų komunikacijos būdas yra dvejetainis išėjimas - signalas, kuriame informacija perteikiama naudojant tik dvi būsenas, paprastai nulius ir vienetus. Taip gauname skaitmeninį signalą. Tai mažyčių, mažyčių žingsnelių rinkinys, kuriuo bandoma imituoti pradinį signalą naudojant fiksuotų reikšmių seriją.

Norėdami saugoti, rodyti ar tvarkyti muziką skaitmenine forma, turime konvertuoti sklandų analoginį signalą į skaitmeninį atvaizdą - skaičių eilutę, kurią gali suprasti DAW, papildiniai ir kietieji diskai.

Būtent tai, mano draugai, ir yra analoginės ir skaitmeninės konversijos esmė.

Tikėtina, kad jau matėte šį procesą veikiant; kai įrašinėjate analoginį įvesties signalą per garso sąsają ir stebite, kaip graži bangos forma kaip stebuklas atsiranda jūsų DAW organizavimo puslapyje. Skaitmeninis imituojamo signalo rodinys yra šaunus, tačiau už šio grafiko slypi ilga dvejetainių kodų eilutė, rodanti sąsajos ADC išvesties signalą.

Realaus pasaulio analogija: Vinilas ir "Spotify

Analoginį signalą įsivaizduokite kaip vinilinę plokštelę: nenutrūkstamas griovelis, kuriuo adata fiziškai seka iki pat plokštelės pabaigos. Skaitmeninis signalas yra tarsi srautinės muzikos failas - suskirstytas į dalis, išmatuotas, išsaugotas ir išsiųstas į garsiakalbius naudojant tik skaičius.

Vinilas yra gražus ir detalus, bet trapus, todėl juo nelengva dalytis. Reikia paties vinilo ir kažko, kas jį grotų, ir abu šie daiktai turi būti tame pačiame kambaryje kaip ir asmuo, su kuriuo norite juo dalytis. Be viso to, jo negalima redaguoti.

Skaitmeninėje dvejetainio kodo versijoje gali trūkti kai kurių niuansų, tačiau ją galima redaguoti ir naudoti DAW. Jei turite prodiuserį kitoje pasaulio pusėje, galite nusiųsti jam failą, su kuriuo jis galės dirbti.

Tokia yra analoginių-skaitmeninių keitiklių galia. Ka-pow!

Analoginių ir skaitmeninių keitiklių darbas (paaiškinta muzikantams)

Verta paminėti, kad analoginiai skaitmeniniai keitikliai naudojami ne tik garso įrašams. Daugybė dalykų fiziniame pasaulyje turi analoginę vertę. Tiesą sakant, viskas, ką galima išmatuoti - garsas, šviesa, temperatūra ar net judesys - turi analoginį signalą, kurį galima konvertuoti į skaitmeninį.

Principas yra tas pats: pradinis analoginis signalas su kintančiais įtampos lygiais paverčiamas skaitmeniniu išvesties kodu, kurį galima lengvai saugoti ir redaguoti.

Bet mes visi esame muzikantai (net ir tu, Nickelback), todėl tiksliai paaiškinkime, ką analoginiai skaitmeniniai keitikliai daro su jūsų muzika.

Kiekvieną kartą, kai prijungiate mikrofoną arba instrumentą, į garso sąsają patenka analoginis įėjimas. Šis signalas yra elektrinė bangos forma - iš esmės judanti įtampos vertė, atspindinti garsą realiuoju laiku. ADC užduotis - imituoti šią įėjimo įtampą ir priskirti jai kompiuteriui suprantamą skaičių.

Taip iš analoginio signalo pereiname į skaitmeninę išvestį. Šis procesas vyksta trimis pagrindiniais etapais: atranka, kvantavimas ir kodavimas.

1 žingsnis: mėginių ėmimas - pjaustymo laikas

Pirmajame etape, imties ėmimo, ADC reguliariais intervalais matuoja signalo amplitudę (įtampą). Tai vyksta daug tūkstančių kartų per sekundę, o tai, kaip dažnai tai vyksta, vadinama diskretizavimo dažniu (arba diskretizavimo dažniu).

CD kokybės garso įrašams naudojamas 44 100 pavyzdžių per sekundę (44,1 kHz) diskretizavimo dažnis. Didesnis diskretizavimo dažnis (pvz., 48 kHz arba 96 kHz ) suteikia daugiau detalių ir įrašo aukštesnius dažnius. Taip yra dėl Nyquisto teoremos, kuri teigia, kad galima užfiksuoti tik iki pusės diskretizavimo dažnio.

Taigi teoriškai, jei jūsų muziką sudaro tik 5-10 kHz dažnio tonai (ką jūs galvojate?), norint tiksliai įrašyti muziką, reikia bent 20 kHz diskretizavimo dažnio.

2 žingsnis: kvantavimas - įtampos matavimas

Paėmus imtį, ADC palygina įvesties įtampą su atskaitos įtampos lygiu. Diapazonas nuo nulio voltų iki etaloninės įtampos padalytas į fiksuotus žingsnius. Kiekvienas iš šių žingsnių reiškia tam tikrą skaitmeninį skaičių.

Čia susiduriame su nedideliu neatitikimu, vadinamu kvantavimo klaida. Taip atsitinka todėl, kad analoginis signalas gali patekti tarp dviejų skaitmeninių pakopų, kaip parodyta toliau.

Čia svarbus tampa bitų gylis. 16 bitų ADC užtikrina 65 536 žingsnius, o 24 bitų ADC - daugiau kaip 16 milijonų. Akivaizdu (bent jau šiuo atveju), kad daugiau yra daugiau. Kuo daugiau žingsnių, tuo tikslesnis konvertavimo procesas.

Muzikantams tai reiškia, kad švelnesni pasažai bus detalesni, o garsesni - garsesni.

3 veiksmas: kodavimas - dvejetainis išėjimas

Kai ADC nustato, į kurią pakopą patenka signalas, jis konvertuoja šį lygį į skaitmeninį dvejetainį kodą - nulių ir vienetų eilutę, kuri reiškia išvesties kodą.

Tai galutiniai skaitmeniniai duomenys, kuriuos gauna jūsų DAW. Iš čia originalus analoginis signalas kuo tiksliau išsaugomas skaitmeniniu pavidalu.

Sujungti: Vokalas judesyje

Tarkime, įrašinėjate vokalą. Norite kuo daugiau detalių, bet neužimate daug vietos, todėl nustatote 48 kHz diskretizavimo dažnį ir 24 bitų gylį.

Mikrofonas fiksuoja analoginį įvesties signalą - subtilius oro slėgio pokyčius virš mikrofono kapsulės kaip analoginę įtampą, kitaip tariant, analoginis signalas matuojamas kaip įtampa.

Analoginė įvesties įtampa imama 48 000 kartų per sekundę, o kiekviena dalis (mėginys) matuojama pagal etaloninę įtampą, paverčiama skaitmeniniu skaičiumi ir siunčiama į DAW dvejetainiais skaitmenimis.

Dabar turite skaitmeninį signalą, kuris atrodo ir skamba kaip tolygi, nepertraukiama bangos forma, bet iš tikrųjų yra kodo srautas.

Visa tai vyksta todėl, kad jūsų patikimasis ADC analoginę vertę pervedė į kompiuterio apdorojamą reikšmę.

Analoginiai skaitmeniniai keitikliai - komponentai ir procesas

Iki šiol nagrinėjome bendrą vaizdą - kas įeina ir kas išeina. Bet kaip iš tikrųjų analoginiai skaitmeniniai keitikliai visa tai atlieka?

Kiekvieno ADC viduje yra itin išmani elektroninė grandinė, kuri atlieka visus stebuklingus veiksmus. Ji transformuoja nuolat kintantį analoginį signalą į skaitmeninę sritį po vieną momentinį vaizdą. Pažvelkime atidžiau, kas vyksta.

Lyginamoji priemonė: Įtampos sprendimų priėmėjas

ADC centre yra vadinamasis komparatorius. Komparatorius įėjimo įtampą lygina su etalonine įtampa ir užduoda paprastą klausimą: "Ar ši įvestis yra didesnė ar mažesnė už etaloninę?"

Nuo šio palyginimo ADC nustato, kokią skaitmeninę vertę priskirti kiekvienam analoginiam bandiniui. Kiekvieną kartą, kai mikrofonas ar instrumentas sukuria įtampą (t. y. garsą), komparatorius patikrina ją pagal nuolat kintančią vidinę įtampą. Kai kondensatoriaus įtampa sutampa su įėjimo įtampa, sistema užfiksuoja atitinkamą skaitmeninį kodą.

Kondensatorius ir įtampos laiptai

Priklausomai nuo ADC tipo, lyginamajai įtampai generuoti taikomi skirtingi metodai. Dažniausiai naudojamas nuosekliojo aproksimavimo registras (SAR).

Nuosekliojo aproksimavimo ADC keitiklyje įtampos krūviui laikyti naudojamas mažas kondensatorius. Jis lygina įvesties signalą su tam tikrais įtampos lygiais ir veikia kaip spėjimo žaidimas:

1. Pradedama spėti įtampos diapazono vidurį.
2. Jei jūsų analoginė vertė yra didesnė, ji pakoreguoja spėjimą į didesnę pusę.
3. Jei ji mažesnė, ji koreguojama žemyn.
4. Tai tęsiama tol, kol randamas artimiausias atitikmuo.

Šį gana protingą judėjimą pirmyn ir atgal lemia laikrodžio impulsai - maži laiko žymekliai, užtikrinantys, kad viskas būtų sinchronizuota. Kiekvienas laikrodžio impulsas priartina ADC vienu žingsniu arčiau galutinės skaitmeninės išvesties.

Skaitydami apie šį procesą, jo tikrai nepavadinsite teisingumu. Tai vyksta neįtikėtinai greitai - milijonus kartų per sekundę - ir rezultatas yra labai tikslus skaitmeninis jūsų muzikos atvaizdas.

Rampos ir dvigubo nuolydžio ADC

Yra ir kitų būdų lyginamajai įtampai generuoti, įskaitant rampos įtampos metodą ir dvigubo nuolydžio ADC. Šie būdai dažniau naudojami elektrotechnikoje - bandymų įrangoje, procesų valdyme, skaitmeniniuose voltmetruose ir panašiai, tačiau idėja ta pati: lyginti įėjimo įtampą su kintančia atskaitos įtampa tol, kol bus rastas atitikmuo.

Pavyzdžiui, dvigubo nuolydžio keitiklyje įvesties signalas per tam tikrą laiką įkrauna kondensatorių, o tada atskaitos įtampa jį iškrauna. Laikas, per kurį kondensatorius grįžta į nulį, parodo galutinį skaitmeninį skaičių - tai tarsi garso arba bet kokio kito matuojamo dalyko stopmatas.

Nors tai nėra komparatoriai, kuriuos rasite vidutinėje garso sąsajoje, jie padeda parodyti, kad yra daugybė būdų pasiekti tą patį tikslą: paversti tęstinį į skaičiuojamąjį.

ADC garso sąsajose

Kaip ADC veikia garso sąsajoje? ADC mikroschema gauna įėjimo įtampą iš išankstinio stiprintuvo pakopos. Jis (greitai) palygina signalo amplitudę su etaloninėmis vertėmis, priskiria skaitmeninį kodą ir perduoda jį jūsų DAW. Visa tai vyksta taip greitai, kad jūsų sistema visa tai įrašo realiuoju laiku, beveik be jokio pastebimo vėlavimo.

Kai žmonės kalba apie ADC našumą arba ADC skiriamąją gebą, jie kalba apie tai, kaip greitai ir kaip tiksliai šis procesas veikia. Geresnės kokybės ADC tiksliau užfiksuoja pradinį signalą, su mažesnėmis kvantavimo klaidomis ir platesniu įtampos diapazonu.

Kas bus toliau? Atkūrimo paaiškinimas

Gerai, įrašėte senovinę sintezatoriaus liniją, vokalą ar griežtą boso ritmą. Analoginis skaitmeninis keitiklis užfiksavo kiekvieną analoginį įvesties signalą, suskirstė jį laike ir išpylė kaip skaitmeninį signalą 1 ir 0 signalų srautu. Taigi, kas dabar?

Norėdami tą garsą sugrąžinti į savo ausis, turime atlikti atvirkštinį procesą. Įveskite skaitmeninį analoginį keitiklį (DAC).

Iš skaitmeninio į analoginį - DAC darbas

Jei ADC laikote mikrofono ar instrumento vertėju, tai DAC yra analoginių įrenginių vertėjas. Jis priima dvejetainio kodo eilutę (skaitmeninius duomenis) ir atkuria įtampos signalą, kuris yra panašus į pradinį veikimą. Šis atkurtas analoginis išėjimas yra tai, kas sklinda iš jūsų studijos monitorių ir ausinių.

Kaip ir ADC, DAC veikia su diskrečiuoju laiko signalu, todėl kiekvieną kartą, kai tiksi laikrodžio rodyklė, išveda naują išėjimo įtampos lygį, pagrįstą įeinančiu skaitmeniniu kodu. Šis įtampų laiptelis sudaro išėjimo signalą, kurį išlyginus jis vėl tampa tolydus.

Lygumo svarba - filtravimas ir interpoliavimas

Kai DAC atkuria originalų analoginį signalą, rezultatas yra pakopinė bangos forma, o ne sklandi analoginė kreivė, kokia buvo iš pradžių. Tai labiau panašu į nelygų kontūrą nei į sklandų teptuko brūkšnį.

Norint tai ištaisyti, skaitmeninis analoginis keitiklis siunčia signalą per žemo dažnio filtrą, kad būtų pašalinti bet kokie aukšto dažnio artefaktai, atsirandantys dėl "staigių" žingsnių. Šis filtras išlygina šiurkščius kraštus ir sukuria analoginį signalą, kurį jūsų ausys priims kaip natūraliau skambantį.

Kai kuriose sistemose taip pat naudojama interpoliacija, kad būtų galima įvertinti, kaip turėtų atrodyti bangos forma tarp imčių, taip dar labiau pagerinant rezultatą.

Todėl garso sąsajos išvestis skamba sklandžiai ir muzikaliai, o ne robotiškai ir pikseliškai. Aukštos kokybės DAC gali labai priartėti prie originalaus analoginio signalo atkūrimo, ypač jei jis įrašytas dideliu diskretizavimo dažniu ir bitų gyliu.

Kelionė aplink: ADC + DAC muzikos gamyboje

Taigi apibendrinkime, kaip atrodo visa jūsų muzikos kelionė į abi puses.

1. Mikrofonas arba instrumentas siunčia analoginį įėjimą į garso sąsają.
2. ADC imituoja jos pavyzdžius ir priskiria skaitmenines vertes pagal etaloninius įtampos lygius.
3. Gautas skaitmeninis signalas siunčiamas į DAW.
4. Jūsų DAW realiuoju laiku apdoroja skaitmeninį atvaizdavimą, kai pridedate efektus, redaguojate ar aranžuojate.
5. Paspaudus "Play", DAC konvertuoja skaitmeninę informaciją atgal į analoginę išvestį.

Šis ciklas nuolat vyksta įterptosiose sistemose, maišymo pultuose ir gyvai naudojamose platformose. Kiekvieną kartą, kai signalas pereina iš analoginio į skaitmeninį ir atgal, ADC ir DAC veikia kartu.

Kodėl tai svarbu muzikantams

Labai gerai žinoti, kaip gaminama dešra, bet koks praktinis poveikis muzikantams?

• Mažas vėlavimas svarbus sekant gyvus vokalus ar instrumentus
• ADC skiriamoji geba gali turėti įtakos tyliems pasirodymams arba pasirodymams su subtilia dinamika.
• Tikslūs DAC užtikrina, kad jūsų mišiniai puikiai skambėtų visose atkūrimo sistemose

Jei jūsų ADC arba DAC neatlieka savo darbo, prarasite detalumą, atsiras triukšmo ar artefaktų arba dėl netikslaus atkūrimo priimsite netinkamus sprendimus. Štai kodėl profesionalios sąsajos ir net analoginiai įrenginiai su įmontuotais keitikliais dažnai reklamuoja savo ADC skiriamąją gebą, įtampos diapazoną ir atskaitos įtampos tikslumą.

DAC ≠ ADC

Verta paminėti, kad konvertuodami skaitmeninį signalą atgal į analoginį, neatnaujinate darbo, kurį iš pradžių atliko ADC. Kai analoginis signalas konvertuojamas, atsiranda tam tikra kvantavimo paklaida ir galimas duomenų praradimas, kuris yra negrįžtamas. DAC paprasčiausiai atkuria geriausią įmanomą analoginę skaitmeninės sistemos išvesties versiją.

Tai tarsi fotografavimas - kad ir kokia pažangi būtų technologija, ji negali atkurti kiekvienos pradinės scenos molekulės. Tačiau naudojant pakankamą skiriamąją gebą ir kruopštumą galima labai priartėti. Arba pakankamai arti, kad būtų galima groti džiazą.

Kas lemia ADC kokybę ir tikslumą?

Kaip ir gitaristai, ne visi analoginiai skaitmeniniai keitikliai yra vienodi. Įrašų kokybė - nuo būgno traškumo iki vokalo kvėpavimo kokybės - priklauso nuo to, kaip tiksliai jūsų ADC fiksuoja analoginį signalą ir perkelia jį į skaitmeninę sistemą.

Štai kas svarbiausia:

Rezoliucija: Bitai ir detalės

ADC skiriamoji geba paprastai matuojama bitais, kurie parodo, kiek skaitmeninių verčių galima perteikti įvesties signalui.

• 8 bitų ADC gali sukurti 256 vertes.
• 16 bitų ADC pateikia 65 536 vertes.
• 24 bitų ADC gali apdoroti daugiau kaip 16 milijonų diskrečių žingsnių.

Kiekvienas pridėtas bitas padvigubina galimų skaitmeninių kodų skaičių. Daugiau kodų = didesnis tikslumas ir mažesnė kvantavimo paklaida - neišvengiamas skirtumas tarp tikrosios analoginės įtampos ir artimiausios skaitmeninės vertės.

Muzikoje didesnė skiriamoji geba reiškia:

• Išsaugomos tylesnės detalės
• Minkšti reverbai ir "uodegos" neprarandami
• Galite maišyti garsesnius signalus be iškraipymų ar apkarpymų.

Labai dinamiškai muzikai, pavyzdžiui, džiazo ir orkestro muzikai, didesnis bitų gylis suteikia daugiau erdvės ir subtilumo.

Ėminių ėmimo dažnis: Laiko pjaustymas

ADC ne tik matuoja įėjimo įtampą, bet ir žino, kada ją matuoti. Tai yra diskretizavimo dažnis arba diskretizavimo dažnis, matuojamas kHz.

Muzikoje naudojamos šios standartinės vertės:

• 44,1 kHz (CD kokybė)
• 48 kHz (vaizdo ir transliavimo standartas)
• 96 kHz (aukštos raiškos garsas, ypač garso dizainerių tarpe)

Ėminių ėmimo dažnis lemia, kaip dažnai ADC per sekundę daro įeinančio signalo momentinę nuotrauką. Kaip jau minėta, kad būtų galima tiksliai atkurti signalą, diskretizavimo dažnis turi būti bent du kartus didesnis už didžiausią signalo dažnį.

Kadangi žmogaus klausa paprastai pasiekia maksimalų dažnį apie 20 kHz, mažiausias diskretizavimo dažnis, kurio reikia norint užfiksuoti viską, ką galime girdėti, yra 2 x 20 kHz, arba 40 kHz. Pridėkite šiek tiek erdvės kvantavimo paklaidai ir gausite 44,1 kHz - auksinį standartą, kai tik pasirodė kompaktiniai diskai, o ADC buvo naujiena.

Jei įrašinėjate didesniu diskretizavimo dažniu, užfiksuojate daugiau bangos formos atkarpų, todėl gaunamas išsamesnis įeinančio signalo vaizdas. Tai ypač naudinga:

• Aštrūs pereinamieji reiškiniai (pvz., smūgiai į sraigtasparnį arba styginių instrumentų skambesys)
• instrumentai, kuriuose yra daug aukštų dažnių, pvz., lėkštės.
• Laiko tempimas arba aukščio keitimas po gamybos - ypač naudinga garso dizaino srityje

Tačiau didesnis diskretizacijos dažnis padidina failų dydį ir procesoriaus apkrovą, todėl reikia rasti pusiausvyrą tarp kokybės ir praktiškumo.

Etaloninė įtampa ir įtampos diapazonas

ADC veikia lygindamas įėjimo įtampą su etalonine įtampa. Taip nustatoma viršutinė riba, kurią keitiklis iš tikrųjų gali išmatuoti.

Įsivaizduokite, kad turite 0-5 V įtampos diapazoną:

• Bet kuriam įvesties signalui tame diapazone galima priskirti skaitmeninį numerį.
• Viskas, kas viršija etaloninę įtampą, susispaudžia arba iškraipo.
• Per mažas garsas gali būti neaiškiai užfiksuotas.

Muzikinių prietaisų įtampos paprastai yra mažos - dažnai nuo milivoltų iki voltų, todėl ADC atitinkamai kalibruojamas.

Geras dizainas atitinka ADC diapazoną ir jūsų įrangos išėjimo lygį. Štai kodėl garso sąsajos turi perjungiamus įvesties diapazonus, pavyzdžiui, Hi-Z jungiklį arba stiprinimo pakopas; jie saugiai išlaiko jūsų signalą žinomame etaloninės įtampos lygyje.

Kvantavimo klaida: Neišvengiamas kompromisas

Kadangi ADC kiekvieną analoginį dydį suapvalina iki artimiausio skaitmeninio žingsnio, visada atsiranda nedidelė paklaida. Tai kvantavimo paklaida, kuri pasireiškia kaip žemo lygio iškraipymai arba triukšmas.

Geros kokybės ADC:

• Klaidai atsitiktine tvarka išlyginti ir išlyginti naudokite ditheringą.
• Pasiūlykite didesnę skiriamąją gebą, kad ji būtų kuo mažiau girdima.
• optimizuotos elektroninės grandinės, kurios sumažina vidinį triukšmą.

Aukštos klasės įrangoje tai yra dalis to, dėl ko įrašai skamba sklandžiau arba "brangiau".

ADC realiame pasaulyje - ne tik specifikacijos

Ir tai dar ne viskas! Aptardami įvairių ADC privalumus galite išgirsti tokius terminus kaip:

• Signalo ir triukšmo santykis (SNR) - kiek švarus yra signalas.
• Bendrasis harmoninis iškraipymas (THD) - kaip tiksliai duomenų keitiklis išvengia spalvų.
• Tiesiškumas - kaip tolygiai analoginiai įtampos lygiai atvaizduojami skaitmeninėje srityje.
• Laikrodžio drebėjimas - laiko paklaidos, dėl kurių pereinamieji procesai išsklaidomi.

Visi šie veiksniai gali turėti įtakos tam, kiek jūsų skaitmeninis atvaizdavimas yra artimas originaliam analoginiam signalui.

Pavyzdžiui, žemos klasės sąsajos bitų gylis ir diskretizavimo dažnis gali būti tinkami, tačiau taktavimas gali būti prastas arba triukšmingi priešgarsiniai stiprintuvai. Rezultatas? Jūsų dvasingas akustinės gitaros rifas gali prarasti niuansus dar prieš patekdamas į DAW.

TL:DR - greita ADC santrauka muzikantams

Jei dėl viso to, kas išdėstyta pirmiau, jūsų smegenys tapo košė, nesijaudinkite. Pateikiame trumpą kontrolinį sąrašą, pagal kurį galima nustatyti, kas lemia, kad ADC yra "geras" muzikai:

• Didelė skiriamoji geba - bent 24 bitų
• Tinkamas diskretizavimo dažnis - 44,1 kHz tinka srautiniam siuntimui, tačiau jei planuojate patekti į sinchronizavimo licencijavimo rinką, turėsite transliuoti 48 kHz dažniu. Jei užsiimate garso dizainu, 96 kHz dažnis suteiks jums daugiau diskretizacijos galimybių.
• Maža kvantavimo paklaida, drebėjimas arba iškraipymai

Jei jums rūpi aiškumas, pereinamieji procesai, dinamika ar tiesiog užtikrinimas, kad muzika skambėtų taip, kaip skambėjo pirmą kartą, ADC nėra ta vieta, kur norėtumėte sumažinti išlaidas.

Analoginiai skaitmeniniai keitikliai muzikos pasaulyje

Analoginiai skaitmeniniai keitikliai visur naudojami muzikos kūrime ir atlikime. Štai kur jie naudojami:

Garso sąsajos

Kiekviena garso sąsaja turi ADC. Kiekvieną kartą, kai prijungiate mikrofoną, sintezatorių ar gitarą prie savo patikimos "Focusrite" (galima įsigyti ir kitų prekės ženklų ), įsijungia ADC.

Sampleriai ir FX

Daugybė elektroninių prietaisų ir procesorių turi savo ADC, dažnai kartu su DAC, skirtu atkūrimui.

• Skaitmeniniai sempleriai išoriniams garsams įrašyti naudoja ADC.
• Skaitmeniniai efektų pedalai konvertuoja įeinančius signalus į skaitmeninę versiją, kad juos būtų galima apdoroti, ir tik tada konvertuoja atgal į analoginę versiją.

Pergrupavimas, pergrupavimas, spausdinimas

Kai kurios ne tokios akivaizdžios muzikos gamybos darbo eigos taip pat labai priklauso nuo ADC:

• Iš naujo imituokite įrašą iš DAW, per analoginius įrenginius ir atgal į naują skaitmeninę sistemą.
• Gitaros pergrojimas - tai sauso signalo siuntimas iš DAW per tikrą stiprintuvą ir rezultato fiksavimas DAW.
• Aparatūros efektų spausdinimas į DAW takelį.

Visais šiais atvejais analoginiai skaitmeniniai keitikliai tyliai veikia užkulisiuose.

Kodėl visa tai jums svarbu

Tai buvo beprotiška techninių smulkmenų kelionė, tačiau muzikos kūrėjams tai svarbu suprasti. ADC veikimas formuoja jūsų kūrinių žaliavą. Galite turėti geriausius mikrofonus, griežčiausią atlikimą ir švariausią, labiausiai akustiškai apdorotą patalpą, bet jei jūsų ADC neatitinka reikalavimų, jūsų originalus signalas nebus perduotas į DAW nepažeistas.

Štai kodėl ADC supratimas yra svarbus, kai kalbama apie:

• Garso sąsajos pasirinkimas
• stiprinimo lygių nustatymas (t. y. neviršijant įtampos diapazono)
• Išorinės aparatinės įrangos ir efektų pergrupavimas ir spausdinimas
• Pasirinkimas, su kokiu diskretizavimo dažniu dirbti

ADC yra sargas tarp analoginio muzikos pasaulio ir skaitmeninio gamybos pasaulio. Nesvarbu, ar įrašinėjate vokalą, ar imituojate vinilą, ar naudojate sintezatorius per išorinę įrangą, ADC visada yra šalia ir suteikia jūsų kūrybinėms idėjoms patikimą skaitmeninį prieglobstį.

Todėl kitą kartą, kai paspausite įrašymo mygtuką, prisiminkite: jūs ne tik fiksuojate garsą, bet ir paverčiate energiją į kodą, naudodami vieną iš galingiausių mažų muzikos kūrimo įrankių!