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Bentornati amici per un altro giro di calibrazione del sistema! Finora nella serie abbiamo coperto tutto, dalla configurazione generale, alla calibrazione di base, ai progetti di altoparlanti, alla gestione dei bassi, al design degli amplificatori. Quindi cosa rimane? I nostri buoni vecchi amici i convertitori, naturalmente!
Questa parte successiva della serie è dedicata all'analisi di ciò che esattamente va in questi convertitori, del perché hanno un tale impatto sul suono e, in definitiva, di ciò che dobbiamo cercare in essi come ingegneri dell'audio. E se sei preoccupato che questo tutorial diventerà troppo tecnico dal momento che coinvolge l'elettronica, non temere. Tutto sarà tenuto chiaro, semplice, ma comunque dettagliato in modo che tutti possano seguirlo!
Quindi con questo in mente, preparati per la conversione!
Mentre gli ingegneri parleranno tutto il giorno di come suona questo diffusore rispetto a quello in cui questo è portato, o di come questo amplificatore valvolare sia più pulito di quello a stato solido perché usano tensioni più elevate, spesso non si sentono ingegneri parlare di convertitori in termini eccessivamente tecnici. Sentirai sempre "Beh, questo suonava meglio!" E mentre questo è probabilmente l'aspetto più importante, la maggior parte degli ingegneri spesso non riesce a spiegare perché suona meglio o meno che cosa sta succedendo all'interno del convertitore.
Al suo interno un convertitore sta per prendere un segnale analogico (tensione) e generare un numero digitale proporzionale relativo alla grandezza della tensione di ingresso (nel nostro caso l'ampiezza di dire il nostro segnale del microfono). Il processo può anche funzionare al contrario in cui prendiamo i nostri numeri digitali e generiamo una tensione analogica proporzionale; questo a sua volta è ciò che esce dai convertitori e va all'amplificatore. Un convertitore che va da analogico a digitale è noto come ADC e da digitale ad analogico è noto come DAC mentre un convertitore che può fare entrambi è un AD / DA.
Ma alcuni di voi si staranno chiedendo, come fa a sapere l'ampiezza del mio segnale se cambia costantemente? Il modo in cui gestiamo il segnale a variazione costante è di quantizzare il segnale analogico in campioni individuali discreti in modo da poter generare i nostri numeri digitali nel tempo. Il problema con la quantizzazione è che trasformando il nostro segnale analogico continuo in campioni discreti generiamo un errore perché il nostro segnale non sarà più continuo ma in singole fasi; questo è noto come errore di quantizzazione.
Tuttavia, se campioniamo abbastanza velocemente, i nostri passi saranno così vicini al campione continuo originale che l'errore è minimizzato al punto da essere trascurabile; questo ovviamente si riferisce alla frequenza di campionamento. Inoltre, tieni presente che per registrare correttamente un'onda sinusoidale ad una determinata frequenza, la nostra frequenza di campionamento deve essere almeno due volte più veloce di quella determinata frequenza; quindi perché registriamo a 44,1 kHz per fornire una gamma di frequenze fino a 22,5 kHz.
Mentre le informazioni di cui sopra possono sembrare di conoscenza comune ad alcuni lettori, ci sono altri aspetti del processo di conversione che non sono così comunemente noti e sono fondamentali per comprendere la conversione. Tieni presente che questa sezione verrà mantenuta molto semplice in quanto la matematica che può presentarsi è un intorpidimento della mente!
Prima di tutto scoprirai che se guardi in un convertitore non convertiamo direttamente in informazioni PCM. Invece i chipset migliori (che fortunatamente sono la maggior parte di questi ora e giorni) iniziano con la cosiddetta modulazione delta-sigma. Questa forma di conversione deve essere posta in modo molto semplice (e come una sottovalutazione grossolana), indovina su quale sarà il prossimo cambiamento di ampiezza rispetto all'ingresso precedente e quanto vicino è stata la sua ipotesi precedente. Comunque lo fa così velocemente (in territorio MHz!) E con una quantità così piccola che ci ritroviamo con una rappresentazione estremamente accurata del nostro segnale.
Quindi, per esempio, il nostro input era 0.5, la nostra ipotesi era 0.6 e con ciò detto che eravamo abbastanza vicini. Quindi logicamente andiamo a indovinare da qualche parte lì intorno per il prossimo cambiamento di ampiezza. Tuttavia il nostro successivo spostamento di ampiezza non era 0,6 o 0,8 ma invece 3,0 e abbiamo indovinato 0,7! Quindi per compensare la nostra prossima ipotesi sarà intorno al 3.0. Anche se quell'errore potrebbe sembrare alto, ricorda che stiamo campionando il segnale molte volte più velocemente anche di 192 kHz in modo che l'errore sia così veloce che potrebbe anche essere insignificante.
Dopo aver generato questa conversione follemente veloce, abbiamo bisogno di creare un flusso di dati PCM che i nostri computer possano capire più facilmente come l'elaborazione con un flusso delta sigma diretto è molto difficile e la maggior parte del software e dell'hardware non la gestiranno. Questo viene fatto attraverso un filtro di decimazione che trasforma il nostro segnale in 44.1 kHz, 96 kHz, ecc.
Tieni presente che dobbiamo anche impiegare una grande quantità di filtri per ridurre al minimo gli errori che si verificano prima della conversione e dopo la decimazione. Prima di tutto al fine di digitalizzare accuratamente un segnale senza indurre l'aliasing è posto un filtro anti-aliasing prima del delta-sigma; più comunemente questo è un filtro passa-basso con un punto di taglio molto alto e ripido. Inoltre, un filtro passa-alto si posiziona idealmente dopo il filtro di decimazione in quanto il filtro di decimazione può indurre un offset CC che deve essere corretto.
Se dovessi aprire la maggior parte dei convertitori, vedresti che tutti eseguono gli stessi pochi convertitori da poche aziende (di solito Cirrus Logic, Asahi Kasei e Texas Instruments (che ha acquisito Burr Brown). i convertitori possono avere un suono così diverso nella chiarezza? Di solito si riduce al jitter.
Il jitter è la tendenza di un convertitore a deviare dal suo segnale periodico o, più semplicemente, è un errore nel dominio del tempo. Per permetterci di campionare accuratamente il nostro segnale in ingresso nel tempo, dobbiamo assicurarci che un secondo sia sempre un secondo, o più specificamente, un campione è sempre la lunghezza di un campione. Al fine di mantenere le cose organizzate e regolamentate, abbiamo bisogno di un orologio per garantire l'accuratezza.
Tuttavia questo orologio può andare alla deriva nel tempo straordinario e quando fa errori di jitter vengono introdotti nel nostro segnale mentre iniziamo a campionare la parte sbagliata del segnale in quel dato momento. Per regolare l'orologio viene utilizzato un cristallo o un PLL (loop bloccato in fase) per garantire stabilità e ridurre al minimo il jitter. Maggiore è il jitter presente nell'orologio, più è probabile che induciamo problemi di ampiezza e iniziamo effettivamente a ridurre la profondità di bit del nostro segnale e allo stesso tempo causiamo cambiamenti di fase molto sottili che creano un'immagine stereo più sfocata.
Di solito non notiamo questo sfasamento finché non confrontiamo un convertitore con un convertitore migliore e poi all'improvviso diventa ovvio (o in alcuni casi non ancora così ovvio!). Questo spostamento del clock è anche uno dei principali motivi per cui alcuni convertitori hanno una migliore immagine stereo e profondità percepita in quanto hanno ridotto drasticamente il jitter. Ovviamente anche altre parti della catena del segnale giocano in questo, ma avere un orologio stabile per minimizzare il jitter è fondamentale.
Se tutto ciò sembra un po 'confuso, pensa a un jitter come questo. Se provi a scattare una foto con una fotocamera in mano, devi davvero provare e assicurarti che la tua mano sia ferma o che si ottenga il motion blur. Tuttavia nel tempo la tua mano potrebbe stancarsi e potresti iniziare a ottenere più sfocatura di movimento. Certo, una foto ogni tanto sarà bella e chiara ma la parte più grande delle tue foto diventerà più sfocata.
Tuttavia, se si dovesse utilizzare un treppiede dall'inizio, si otterrebbero quasi sempre immagini più chiare dall'inizio. Per l'audio, il nostro convertitore è la fotocamera, il jitter è il motion blur e il treppiede è l'orologio ideale. Semplice no?
Quindi se l'orologio è così importante per noi, possiamo comprare un orologio ultra preciso per controllare i nostri convertitori? Si, puoi! Ma dovresti? Dipende.
Ci sono molti tipi di clock trovati nel regno audio ma più che probabilmente abbiamo visto un ingresso word clock BNC sul retro di interfacce e convertitori. Questi sono usati per collegare insieme due pezzi di attrezzi e farli funzionare in sincronia con uno essere un maestro e uno essere uno schiavo.
Ovviamente puoi collegarli a margherita insieme, ma inizi a perdere fedeltà quando fai questo. Invece, possiamo utilizzare un orologio esterno completo con più uscite per sincronizzare tutti i nostri dispositivi digitali. Di solito li vedete nelle postazioni con apparecchiature di produzione video e vari mixer digitali, ecc. Che devono funzionare tutti sulla stessa scala temporale. In questo caso l'orologio esterno è sorprendente in quanto manterrà tutto sincronizzato e stabile; dolce!
Quindi, perché non dovremmo volerlo? Perché non importa quanto sia buono quel clock esterno, non è interno!
Gli orologi interni che sono anche solo moderatamente buoni sono molto meglio di un orologio esterno perché è difficile che un pezzo di ingranaggio sincronizzi con un orologio esterno. Certo, possiamo farlo, ma non suonerà come l'interno a meno che l'interno non sia progettato in modo molto scadente. Quindi, a meno che non sia necessario connettere due o più dispositivi, stare lontano da orologi esterni!
Come per la maggior parte delle cose legate all'audio, essere in grado di confrontare due o più unità fianco a fianco è sempre la soluzione migliore. Alla fine della giornata le tue orecchie e ciò che ascoltano sono i criteri più importanti per la selezione di un convertitore standalone. Tuttavia la maggior parte di noi non avrà il lusso di poter fare questi confronti di persona. Quindi cosa dovremmo cercare in un convertitore?
Avere la massima profondità di bit possibile è fondamentale in un convertitore. Non dovresti avere nulla sotto i 24 bit come con i convertitori a 24 bit, siamo in grado di spingere il noise floor a un livello estremamente basso che non dovrebbe rappresentare alcun problema per noi durante il mixdown. Tenete presente questo, il limite teorico del rapporto segnale-rumore (SNR) per i convertitori a 24 bit è -144 dB, tuttavia i migliori chip in realtà possono raggiungere solo -120 dB! Ora capisci perché la profondità di bit è così importante?
Un altro set di funzionalità molto utile per trovare un convertitore è l'uso del PLL multistadio e del noise shaping. Sebbene l'utilizzo di un PLL a stadio singolo sia molto utile, siamo limitati a determinate larghezze di banda di riduzione del jitter a seconda del design del PLL. Incorporando PLL multistadio possiamo ridurre il jitter a diverse larghezze di banda e garantire una conversione più chiara. Inoltre, un'altra tecnica utilizzata da alcuni convertitori di fascia alta è l'uso del noise shaping. Essenzialmente, il rumore di jitter è modulato su una frequenza molto più alta molto oltre lo spettro udibile e viene quindi facilmente filtrato con un filtro passa basso di base.
Mentre abbiamo discusso perché è sia buono che cattivo avere un orologio esterno, avere l'opzione è sempre piacevole per ogni evenienza. Tuttavia, se davvero non pensi che non avrai bisogno di un esterno, non preoccuparti. Tuttavia se stai installando un post-house o magari un live rig con molta connettività digitale (che sta diventando piuttosto comune ora e giorni), allora assicurati di avere un ingresso di clock esterno
Determinare quali tipi di input e output hai bisogno può aiutarti a restringere l'attenzione quando provi a scegliere un convertitore. Se hai bisogno di una connessione diretta al tuo computer, ovviamente avrai bisogno di USB, Firewire o Thunderbolt. Se invece disponi di una scheda PCI-e interna, puoi guardare AES, ADAT, ecc. Come opzioni aggiuntive.
Per quelli che utilizzano una console digitale come la serie Presonus Live o la serie Tascam DM, è possibile utilizzare gli ingressi digitali come AES, ADAT, ecc. Per passare direttamente dalla scheda al convertitore senza passare dal digitale a Da analogico a digitale di nuovo da indietro a analogico. Le conversioni inutili dovrebbero sempre essere evitate!
Perché la conversione è probabilmente il punto più debole nella nostra catena del segnale; è anche il più difficile da sentire in che modo influisce sul segnale risultante. Quando digitalizziamo una fotografia con uno scanner, tecnicamente stiamo sempre perdendo qualità, ma con un buon scanner questo degrado dovrebbe essere impercettibile.
La conversione audio è essenzialmente la stessa idea, ma usiamo le nostre orecchie e non i nostri occhi. Inoltre, se dovessimo stampare la nostra scansione e poi scansionarla di nuovo e ripetere questo processo più e più volte, inizieremmo a vedere il degrado più chiaramente ad ogni nuova scansione. Con l'audio, più convertiamo il segnale in digitale dall'analogico e viceversa più aggiungiamo rumore e jitter al nostro segnale e iniziamo a oscurare la nostra immagine stereo e ridurre la gamma dinamica.
Quindi assicurati di ottenere i migliori convertitori che puoi e assicurati di ridurre al minimo la quantità di conversioni!
Fino alla prossima volta!
Accentsconagua