Creación musical. Masterización - Parte 2

Escribí sobre el hecho de que la masterización en el proceso de producción musical es el último paso en el camino desde la idea de la música hasta su entrega al destinatario en el número anterior. También hemos analizado de cerca el audio grabado digitalmente, pero aún no he discutido cómo este audio, convertido a convertidores de voltaje de CA, se convierte a forma binaria.

1. Cada sonido complejo, incluso un grado muy alto de complejidad, en realidad consta de muchos sonidos sinusoidales simples.

Terminé el artículo anterior con la pregunta, ¿cómo es posible que en una onda tan ondulante (1) se codifique todo el contenido musical, aunque estemos hablando de muchos instrumentos tocando partes polifónicas? Aquí está la respuesta: esto se debe al hecho de que cualquier sonido complejo, incluso muy complejo, es realmente consiste en muchos sonidos sinusoidales simples.

La naturaleza sinusoidal de estas formas de onda simples varía con el tiempo y la amplitud, estas formas de onda se superponen, se suman, se restan, se modulan entre sí y, por lo tanto, primero crean sonidos de instrumentos individuales y luego completan mezclas y grabaciones.

Lo que vemos en la figura 2 son ciertos átomos, moléculas que componen nuestra materia sonora, pero en el caso de una señal analógica no existen tales átomos: hay una línea uniforme, sin puntos que marquen las lecturas posteriores (la diferencia se puede ver en la figura en forma de pasos, que se aproximan gráficamente para obtener el efecto visual correspondiente).

Sin embargo, dado que la reproducción de música grabada de fuentes analógicas o digitales debe realizarse mediante un transductor electromagnético mecánico, como un altavoz o un transductor de auriculares, la diferencia entre el audio analógico puro y el audio procesado digitalmente es abrumadora en la mayoría de los casos. En la etapa final, es decir al escuchar, la música nos llega de la misma manera que las vibraciones de las partículas de aire provocadas por el movimiento del diafragma en el transductor.

2. Moléculas que componen nuestra materia sonora

dígito analógico

¿Existen diferencias audibles entre el audio analógico puro (es decir, grabado analógico en una grabadora analógica, mezclado en una consola analógica, comprimido en un disco analógico, reproducido en un reproductor analógico y un amplificador analógico amplificado) y el audio digital, convertido de analógico a digital, procesado y mezclado digitalmente y luego procesado de nuevo a forma analógica, ¿está justo en frente del amplificador o prácticamente en el propio altavoz?

En la gran mayoría de los casos, más bien no, aunque si grabáramos el mismo material musical de las dos formas y luego lo reprodujéramos, las diferencias serían ciertamente audibles. Sin embargo, esto se deberá más a la naturaleza de las herramientas utilizadas en estos procesos, sus características, propiedades y muchas veces limitaciones, que al hecho mismo de utilizar tecnología analógica o digital.

Al mismo tiempo, asumimos que llevar el sonido a una forma digital, es decir. atomizarse explícitamente, no afecta significativamente el proceso de grabación y procesamiento en sí mismo, especialmente porque estas muestras ocurren a una frecuencia que, al menos teóricamente, está mucho más allá de los límites superiores de las frecuencias que escuchamos, y por lo tanto esta granulosidad específica del sonido convertido a forma digital, es invisible para nosotros. Sin embargo, desde el punto de vista de dominar el material sonoro, es muy importante, y hablaremos de ello más adelante.

Ahora averigüemos cómo la señal analógica se convierte en forma digital, es decir, cero-uno, es decir, uno donde el voltaje puede tener solo dos niveles: el nivel uno digital, que significa voltaje, y el nivel cero digital, es decir, esta tensión es prácticamente inexistente. Todo en el mundo digital es uno o cero, no hay valores intermedios. Por supuesto, también existe la llamada lógica difusa, donde todavía hay estados intermedios entre los estados “encendido” o “apagado”, pero no es aplicable a los sistemas de audio digital.

3. Las vibraciones de las partículas de aire provocadas por una fuente de sonido ponen en movimiento una estructura muy ligera de la membrana.

Transformaciones primera parte

Cualquier señal acústica, ya sea voz, guitarra acústica o batería, se envía a la computadora en forma digital, primero debe convertirse en una señal eléctrica alterna. Esto se suele hacer con micrófonos en los que las vibraciones de las partículas de aire provocadas por la fuente de sonido impulsan una estructura de diafragma muy ligera (3). Este puede ser el diafragma incluido en una cápsula de condensador, una banda de lámina metálica en un micrófono de cinta o un diafragma con una bobina adherida a él en un micrófono dinámico.

En cada uno de estos casos aparece una señal eléctrica oscilante muy débil en la salida del micrófonoque en mayor o menor medida conserva las proporciones de frecuencia y nivel correspondientes a los mismos parámetros de partículas de aire oscilantes. Por lo tanto, este es un tipo de análogo eléctrico, que puede procesarse aún más en dispositivos que procesan una señal eléctrica alterna.

Desde el principio la señal del micrófono debe ser amplificadaporque es demasiado débil para ser utilizado de cualquier manera. El voltaje de salida de un micrófono típico es del orden de milésimas de voltio, expresado en milivoltios y, a menudo, en microvoltios o millonésimas de voltio. A modo de comparación, agreguemos que una batería tipo dedo convencional produce un voltaje de 1,5 V, y este es un voltaje constante que no está sujeto a modulación, lo que significa que no transmite ninguna información de sonido.

Sin embargo, se necesita voltaje de CC en cualquier sistema electrónico para ser la fuente de energía, que luego modulará la señal de CA. Cuanto más limpia y eficiente sea esta energía, menos sujeta a cargas de corriente y perturbaciones, más limpia será la señal AC procesada por los componentes electrónicos. Es por eso que la fuente de alimentación, es decir, la fuente de alimentación, es tan importante en cualquier sistema de audio analógico.

4. Amplificador de micrófono, también conocido como preamplificador o preamplificador

Los amplificadores de micrófono, también conocidos como preamplificadores o preamplificadores, están diseñados para amplificar la señal de los micrófonos (4). Su tarea es amplificar la señal, a menudo incluso en varias decenas de decibelios, lo que significa aumentar su nivel en cientos o más. Por lo tanto, a la salida del preamplificador, obtenemos un voltaje alterno que es directamente proporcional al voltaje de entrada, pero que lo supera en cientos de veces, es decir a un nivel de fracciones a unidades de voltios. Este nivel de señal se determina nivel de línea y este es el nivel operativo estándar en dispositivos de audio.

Transformación segunda parte

Ya se puede pasar una señal analógica de este nivel proceso de digitalización. Esto se hace usando herramientas llamadas convertidores o transductores de analógico a digital (5). El proceso de conversión en modo PCM clásico, es decir La modulación de ancho de pulso, actualmente el modo de procesamiento más popular, se define mediante dos parámetros: frecuencia de muestreo y profundidad de bits. Como bien sospecha, cuanto más altos sean estos parámetros, mejor será la conversión y más precisa será la señal que se enviará a la computadora en forma digital.

5. Convertidor o conversor de analógico a digital.

Regla general para este tipo de conversión muestreo, es decir, tomando muestras de material analógico y creando una representación digital del mismo. Aquí se interpreta el valor instantáneo del voltaje en la señal analógica y se representa digitalmente su nivel en sistema binario (6).

Aquí, sin embargo, es necesario recordar brevemente los conceptos básicos de las matemáticas, según los cuales cualquier valor numérico puede representarse en cualquier sistema numérico. A lo largo de la historia de la humanidad, se han utilizado y se siguen utilizando varios sistemas numéricos. Por ejemplo, conceptos como una docena (12 piezas) o un centavo (12 docenas, 144 piezas) se basan en el sistema duodecimal.

6. Valores de voltaje en una señal analógica y representación de su nivel en forma digital en un sistema binario

Para el tiempo, usamos sistemas mixtos: sexagesimal para segundos, minutos y horas, duodecimal derivado para días y días, séptimo sistema para días de la semana, sistema cuádruple (también relacionado con el sistema duodecimal y sexagesimal) para semanas en un mes, sistema duodecimal para indicar los meses del año, y luego pasamos al sistema decimal, donde aparecen las décadas, los siglos y los milenios. Creo que el ejemplo del uso de diferentes sistemas para expresar el paso del tiempo muestra muy bien la naturaleza de los sistemas numéricos y le permitirá navegar de manera más efectiva por cuestiones relacionadas con la conversión.

En el caso de la conversión de analógico a digital, seremos los más comunes convertir valores decimales a valores binarios. Decimal porque la medida de cada muestra suele expresarse en microvoltios, milivoltios y voltios. Entonces este valor se expresará en el sistema binario, es decir usando dos bits que funcionan en él: 0 y 1, que denotan dos estados: sin voltaje o su presencia, apagado o encendido, corriente o no, etc. Por lo tanto, evitamos la distorsión y todas las acciones se vuelven mucho más simples en la implementación mediante la aplicación de el llamado cambio de algoritmos que nos ocupa, por ejemplo, en relación a los conectores u otros procesadores digitales.

Eres cero; o uno

Con estos dos dígitos, ceros y unos, puedes expresar cada valor numéricoindependientemente de su tamaño. Como ejemplo, considere el número 10. La clave para comprender la conversión de decimal a binario es que el número 1 en binario, al igual que en decimal, depende de su posición en la cadena de números.

Si 1 está al final de la cadena binaria, entonces 1, si está en el segundo desde el final, luego 2, en la tercera posición, 4, y en la cuarta posición, 8, todo en decimal. En el sistema decimal, el mismo 1 al final es 10, el penúltimo 100, el tercero 1000, el cuarto es un ejemplo para entender la analogía.

Entonces, si queremos representar el 10 en forma binaria, necesitaremos representar un 1 y un 1, entonces como dije, sería 1010 en cuarto lugar y XNUMX en segundo, que es XNUMX.

Si necesitáramos convertir voltajes de 1 a 10 voltios sin valores fraccionarios, es decir usando solo números enteros, un convertidor que pueda representar secuencias de 4 bits en binario es suficiente. 4 bits porque esta conversión de números binarios requerirá hasta cuatro dígitos. En la práctica se verá así:

0 0000

1 0001

2 0010

3 0011

4 0100

5 0101

6 0110

7 0111

8 1000

9 1001

10 1010

Esos ceros iniciales para los números del 1 al 7 simplemente rellenan la cadena con los cuatro bits completos para que cada número binario tenga la misma sintaxis y ocupe la misma cantidad de espacio. En forma gráfica, tal traducción de enteros del sistema decimal al binario se muestra en la Figura 7.

7. Convertir números enteros en sistema decimal a sistema binario

Tanto la forma de onda superior como la inferior representan los mismos valores, excepto que la primera es comprensible, por ejemplo, para dispositivos analógicos, como medidores de nivel de voltaje lineal, y la segunda para dispositivos digitales, incluidas las computadoras que procesan datos en dicho lenguaje. Esta forma de onda inferior parece una onda cuadrada de relleno variable, es decir Relación diferente de valores máximos a valores mínimos a lo largo del tiempo. Este contenido variable codifica el valor binario de la señal a convertir, de ahí el nombre de "modulación de código de pulso" - PCM.

Ahora volvamos a convertir una señal analógica real. Ya sabemos que se puede describir mediante una línea que representa niveles que cambian suavemente, y no existe tal cosa como una representación de salto de estos niveles. Sin embargo, para las necesidades de conversión de analógico a digital, debemos introducir dicho proceso para poder medir el nivel de una señal analógica de vez en cuando y representar cada muestra medida en forma digital.

Se supuso que la frecuencia a la que se realizarían estas mediciones debería ser al menos el doble de la frecuencia más alta que una persona puede oír, y dado que es de aproximadamente 20 kHz, por lo tanto, la frecuencia más alta 44,1 kHz sigue siendo una frecuencia de muestreo popular. El cálculo de la tasa de muestreo está asociado con operaciones matemáticas bastante complejas que, en esta etapa de nuestro conocimiento de los métodos de conversión, no tiene sentido.

¿Más es mejor?

Todo lo que mencioné anteriormente puede indicar que cuanto mayor sea la frecuencia de muestreo, es decir, midiendo el nivel de una señal analógica a intervalos regulares, mayor será la calidad de la conversión, porque es, al menos en un sentido intuitivo, más precisa. ¿Es realmente cierto? Lo sabremos en un mes.