Share
Bine ați venit înapoi prietenii mei pentru o nouă rundă de calibrare a sistemului! Până acum, în serie am acoperit totul, de la configurarea generală, la calibrarea de bază, la designul difuzoarelor, la managementul basurilor, la proiectarea amplificatoarelor. Deci, ce a mai rămas atunci? Prietenii noștri bătrâni, convertiții, desigur!
Următoarea parte a seriei este dedicată analizei exact a ceea ce se întâmplă în acești convertori, de ce au un astfel de impact asupra sunetului și, în cele din urmă, ceea ce trebuie să căutăm în ei ca ingineri audio. Și dacă vă faceți griji că acest tutorial va deveni prea tehnic, deoarece implică electronică, nu vă temeți. Totul va fi păstrat clar, simplu, dar încă detaliat, astfel încât toată lumea să poată urma!
Deci, având în vedere acest lucru, pregătiți-vă pentru convertire!
În timp ce inginerii vor vorbi toată ziua despre cum difuză acest difuzor în comparație cu cel pentru care acesta este portat sau despre cum acest amplificator este mai curat decât acel amplificator de stare solidă deoarece utilizează tensiuni mai mari, de multe ori nu auziți inginerii vorbind despre convertoarele termeni excesiv de tehnici. Veți auzi mereu: "Ei bine, aceasta a sunat mai bine!" Și, în timp ce acesta este, fără îndoială, aspectul cel mai important, majoritatea inginerilor nu pot explica adesea de ce sună mai bine sau să nu mai vorbim de ceea ce se întâmplă în interiorul convertorului.
La miezul său, un convertor va lua un semnal analogic (tensiune) și va genera un număr digital proporțional cu mărimea tensiunii de intrare (în cazul nostru, amplitudinea semnalului nostru de microfon). Procesul poate funcționa și în sens invers, în care luăm numerele noastre digitale și generăm o tensiune analogică proporțională; acest lucru la rândul său este ceea ce iese din convertoare și merge la amplificator. Un convertor care merge de la analog la digital este cunoscut ca un ADC și un digital la analog este cunoscut ca un DAC în timp ce un convertor care poate face ambele este un AD / DA.
Dar unii dintre voi s-ar putea întreba, de unde știe amplitudinea semnalului meu dacă se schimbă în mod constant? Modul în care gestionăm semnalul constant de schimbare este de a cuantifica semnalul analogic în probe individuale discrete astfel încât să putem genera numerele noastre digitale în timp. Problema cu cuantificarea este că prin transformarea semnalului nostru analogic continuu în probe discrete generăm eroare deoarece semnalul nostru nu va mai fi continuu, ci în pași individuali; aceasta este cunoscută drept eroare de cuantificare.
Cu toate acestea, dacă vom eșantiona destul de repede, pașii noștri vor fi atât de aproape de eșantionul original continuu încât eroarea este minimizată până la punctul de a fi neglijabilă; acest lucru se referă desigur la rata de eșantionare. De asemenea, rețineți că pentru a înregistra corect un val sinusiv la o anumită frecvență, rata de eșantionare trebuie să fie cel puțin de două ori mai rapidă decât frecvența dată; prin urmare, de ce înregistrăm la 44,1 kHz pentru a da un interval de frecvență de până la 22,5 kHz.
Deși informațiile de mai sus pot părea cunoscute de unii cititori, există și alte aspecte ale procesului de conversie care nu sunt atât de cunoscute și sunt vitale pentru înțelegerea conversiei. Rețineți că această secțiune va fi păstrată foarte simplu deoarece matematica care poate apărea este numărătoarea minții!
În primul rând, veți descoperi că, dacă vă uitați într-un convertor, de fapt nu convertim direct în informațiile PCM. În schimb, chipset-urile mai bune (care, din fericire, sunt cele mai multe dintre ele acum și zile) încep cu ceea ce este cunoscut modularea delta-sigma. Această formă de conversie va fi pusă foarte simplu (și ca o subevaluare grosieră), ghiciri despre ce următoarea schimbare de amplitudine va fi relativ la intrarea anterioară și cât de apropiată a fost estimarea anterioară. Cu toate acestea, o face atât de repede (pe teritoriul MHz!) Și de astfel de cantități mici încât ajungem la o reprezentare extrem de precisă a semnalului nostru.
Deci, de exemplu, contribuția noastră a fost de 0,5, estimarea noastră a fost de 0,6 și cu asta am spus că suntem destul de aproape. Deci, logic, vom ghici undeva în jurul nostru pentru următoarea schimbare de amplitudine. Cu toate acestea, schimbarea amplitudinii următoare nu a fost de 0,6 sau 0,8, dar în schimb de 3,0 și am ghicit 0,7! Deci, pentru a compensa următoarea noastră estimare va fi în jur de 3.0. În timp ce această eroare ar putea părea ridicată, amintiți-vă că eșantionăm semnalul de mai multe ori mai rapid chiar și 192 kHz, astfel încât eroarea este atât de rapidă încât ar putea fi și ea nesemnificativă.
După ce vom genera această conversie insanely rapidă, avem nevoie să creăm un flux de date PCM pe care computerele noștri le pot înțelege mai ușor, făcând procesarea cu un flux direct delta sigma este foarte dificil și majoritatea software-ului și hardware-ului nu o vor face. Acest lucru se face printr-un filtru de decimare care transformă semnalul nostru în 44,1 kHz, 96 kHz, etc.
Rețineți, de asemenea, că trebuie să folosim o mare parte din filtrare pentru a minimiza și erorile care apar înainte de conversie și după decimare. În primul rând, pentru a digitaliza cu precizie un semnal fără a induce aliasing, se plasează un filtru anti-aliasing înainte de delta-sigma; mai frecvent acesta este un filtru trece-jos cu un punct de tăiere foarte înalt și abrupt. În plus, un filtru de trecere înaltă este plasat în mod ideal după filtrul de decimare, deoarece filtrul de decimare poate induce un decalaj de dc care trebuie corectat.
Dacă ați fi deschis pentru majoritatea convertoarelor, veți vedea că toți aceștia rulează aceleași cipuri de conversie de la câteva companii selectate (de obicei, Cirrus Logic, Asahi Kasei și Texas Instruments (care au achiziționat Burr Brown). convertoarele pot suna atât de diferit în claritate? De obicei, coboară la bruiaj.
Jitter este tendința ca un convertor să se abată de la semnalul său periodic sau, pur și simplu, este o eroare în domeniul timpului. Pentru ca noi să probăm cu precizie semnalul de intrare de-a lungul timpului, trebuie să ne asigurăm că o secundă este întotdeauna o secundă sau, mai precis, un eșantion este întotdeauna lungimea unui eșantion. Pentru a păstra lucrurile organizate și reglementate, avem nevoie de un ceas pentru a vă asigura acuratețea.
Cu toate acestea, acest ceas poate derapa orele suplimentare și atunci când se produce erori de bruiaj sunt introduse în semnalul nostru în timp ce începem să prelevăm semnale greșite ale semnalului la acel moment dat. Pentru a regla ceasul, se utilizează un cristal sau o buclă PLL (fază blocată) pentru a asigura stabilitatea și a minimiza jitterul. Cu cât există mai mult bruiaj în ceas, cu atât mai probabil vom induce probleme de amplitudine și vom începe în mod eficient să reducem adâncimea de semnal a semnalului nostru și, în același timp, determină schimbări de fază foarte subtile, ceea ce creează o imagine stereo mai neclară.
De obicei, nu vom observa această schimbare de fază până când nu vom compara un convertor cu un convertor mai bun și apoi dintr-o dată devine evident (sau, în unele cazuri, nu este atât de evident!). Această schimbare în jurul ceasului este, de asemenea, un concurent primar pentru motivul pentru care unii convertori au o imagine stereo mai bună și o profunzime percepută, deoarece au redus grav bruiajul. Desigur, alte părți ale lanțului de semnal se joacă și în acest lucru, dar având un ceas stabil pentru a minimiza bruiajul este cheia.
Dacă toate astea părea puțin cam confuz, gândiți-vă la bruiaj ca acesta. Dacă încercați să faceți o fotografie cu o cameră de luat vederi în mână, trebuie să încercați cu adevărat să vă asigurați că mâna dvs. este în continuare sau veți obține blur de mișcare. Cu toate acestea, în timp, mâna ta s-ar putea obosi și s-ar putea să începeți să obțineți mai multe mișcări de mișcare. Desigur, o imagine de fiecare dată din când în când va fi frumoasă și clară, dar bucata mai mare a imaginilor tale va deveni mai neclară.
Cu toate acestea, dacă ați fi folosit un trepied de la început, atunci aproape că veți garanta imagini mai clare de la început. Pentru audio, convertorul nostru este camera, bruiajul este blurul de mișcare și trepiedul este ceasul ideal. Simplu nu?
Deci, dacă ceasul este atât de important pentru noi, putem cumpăra un ceas ultra-precis pentru a controla convertizoarele noastre? Da, poti! Dar ar trebui? Depinde.
Există multe tipuri de clocking găsite în domeniul audio, dar mai mult decât probabil am văzut toate o intrare BNC ceas cuvânt pe partea din spate a interfețelor și convertoare. Acestea sunt folosite pentru a lega împreună două unelte de viteză și a le face să funcționeze în sincronizare cu unul fiind maestru și unul fiind un sclav.
Poți, desigur, să le lansezi împreună, dar să începi să pierzi fidelitatea atunci când faci asta. În schimb, putem folosi un ceas extern complet cu ieșiri multiple pentru a asculta împreună toate uneltele digitale. Veți vedea, de obicei, acestea în casele post cu echipament de producție video și diverse mixere digitale etc., care trebuie să funcționeze la aceeași scară de timp. În acest caz, ceasul extern este uimitor, deoarece va păstra totul în sincronizare și stabil; dulce!
De ce nu am vrea asta? Deoarece indiferent cât de bun este ceasul extern, acesta nu este intern!
Ceasurile interne care sunt chiar moderat de bune sunt mult mai bune decât un ceas extern, deoarece este dificil să se sincronizeze cu o unitate de viteză la ceasul extern. Sigur că o putem face, dar nu va suna la fel de bine ca și pe cea internă dacă internul nu este proiectat foarte prost. Deci, dacă nu aveți nevoie să conectați două sau mai multe dispozitive, stați departe de ceasurile externe!
Ca și cele mai multe lucruri legate de audio, posibilitatea de a compara două sau mai multe unități una lângă cealaltă este întotdeauna cel mai bun pariu. La sfârșitul zilei, urechile și ceea ce auzi sunt cele mai importante criterii pentru selectarea unui convertor independent. Cu toate acestea, majoritatea dintre noi nu vor obține luxul de a putea face aceste comparații în persoană. Deci, atunci ce ar trebui să căutăm într-un convertor?
Având cea mai mare posibilitate de adâncime posibilă este extrem de important într-un convertor. Chiar nu ar trebui să aveți nimic sub 24 de biți, la fel ca la convertizoarele pe 24 biți, suntem capabili să împingem podeaua de zgomot la un nivel extrem de scăzut, care nu ar trebui să reprezinte o problemă pentru noi în timpul amestecării. Cu toate acestea, ținând cont de acest lucru, limita teoretică a raportului semnal / zgomot (SNR) pentru convertoarele de 24 de biți este -144 dB, dar cele mai bune cipuri în realitate pot ajunge doar la -120 dB! Acum vedeți de ce adâncimea de biți este atât de importantă?
O altă caracteristică foarte utilă pentru a găsi un convertor este folosirea PLL în mai multe etape și modelarea zgomotului. În timp ce utilizați o singură etapă PLL este foarte util, suntem limitați la anumite lățimi de bandă de reducere a jitter în funcție de proiectarea PLL. Prin integrarea PLL-urilor cu mai multe etape putem reduce jitterul la diferite lărgimi de bandă și asigură o conversie mai clară. În plus, o altă tehnică folosită de câțiva convertoare de înaltă calitate este folosirea formării zgomotului. În mod esențial, zgomotul de bruiaj este modulat la o frecvență mult mai mare decât spectrul audibil și apoi este ușor filtrat cu un filtru trece-jos de bază.
În timp ce am discutat de ce este bine și rău să aveți un ceas extern, având opțiunea este întotdeauna plăcută doar în caz. Cu toate acestea, dacă într-adevăr nu credeți că nu veți avea nevoie de o persoană externă, atunci nu vă faceți griji. Cu toate acestea, dacă instalați o casă post sau poate o platformă live cu o mulțime de conectivitate digitală (care devine destul de obișnuită acum și de zile), atunci cu toate mijloacele asigurați-vă că aveți o intrare ceas extern
Determinarea tipurilor de intrări și ieșiri de care aveți nevoie vă poate ajuta să vă concentrați atenția atunci când încercați să selectați un convertor. Dacă aveți nevoie de o conexiune directă la computer, atunci evident că veți avea nevoie de USB, Firewire sau Thunderbolt. Dacă totuși aveți o placă internă PCI-e, puteți să vă uitați la AES, ADAT, etc. ca opțiuni suplimentare.
Pentru cei care folosesc o consolă digitală, cum ar fi seria Presonus Live sau seria Tascam DM, ați putea folosi intrările digitale cum ar fi AES, ADAT etc. pentru a merge direct de la placă la convertor fără a trebui să treceți de la digital la analogic la digital din nou pentru a reveni la analogic. Conversii inutile ar trebui să fie întotdeauna evitate!
Deoarece conversia este, fără îndoială, cel mai slab punct din lanțul nostru de semnale; este, de asemenea, cel mai dificil de auzit cum afectează semnalul rezultat. Când digitalizăm o fotografie cu un scaner, tehnic pierdem întotdeauna calitate, dar cu un bun scaner această degradare ar trebui să fie imperceptibilă.
Convertirea audio este în esență aceeași idee, dar ne folosim urechile și nu ochii noștri. În plus, dacă am fi printați scanarea și apoi scanăm din nou și repetăm acest proces, vom începe să vedem degradarea mai clar cu fiecare rescan. Cu sunetul, cu cât convertim mai mult semnalul la digital de la analogic și înapoi, cu atât mai mult vom adăuga zgomotul și bruiajul la semnalul nostru și vom începe să cloud imaginile noastre stereo și să reducem intervalul dinamic.
Asigurați-vă că obțineți cei mai buni convertori și asigurați-vă că minimizați numărul de conversii!
Pana data viitoare!
Accentsconagua