den analoge vs digitale lyddebat er meget polariserende. Jeg har bemærket, at de fleste mennesker forsvarer den ene eller den anden side, hvilket giver lidt plads til nuance. Sandheden er, at både analog og digital lyd har ulemper og fordele. Jeg håber at give en upartisk forklaring på forskellene i dette indlæg.

forskellen mellem analog og digital lyd findes i den måde, hvorpå lydinformation gemmes. Lydbølger er en række vibrationer gennem et medium. Analog lydoptagelsesteknologi gemmer disse oplysninger ved at oprette en række magnetiske ladninger langs en rulle magnetbånd. Digital lydteknologi gemmer lydinformation som en række numeriske værdier på en harddisk.

i dette indlæg lærer du fordele og ulemper ved hver optagemetode sammen med forskellen mellem analoge og digitale lydteknologier til live lydapplikationer.

forskellen mellem analog og digital lyd findes i den måde, lydinformation gemmes på. Analog lydoptagelsesteknologi gemmer disse oplysninger ved at oprette en række magnetiske ladninger langs en rulle magnetbånd. Digital lydteknologi gemmer lydinformation som en række numeriske værdier på en harddisk.

oplysningerne i dette indlæg blev skrevet for at være så lette at forstå som muligt. Nogle begreber i denne artikel vil give mere mening, hvis du har en grundlæggende forståelse af, hvordan lyd fungerer. Hvis du finder nogen af de følgende afsnit forvirrende, er du velkommen til at henvise til dette indlæg, Jeg skrev om grundlæggende lyd.

før jeg begynder at diskutere forskellene mellem digitale og analoge lydsystemer, synes jeg det er vigtigt at nævne, at alle digitale lydsystemer indeholder en vis analog lydteknologi. Mikrofoner er analoge lydenheder, der transducerer akustisk energi til et analogt elektrisk signal. Forforstærkere, effektforstærkere og højttalere er også alle analoge enheder. Det primære fokus i dette afsnit vil være at fremhæve de vigtigste forskelle i analog og digital optagelsesteknologi.

Analog lyd

Tape

magnetbånd er den bedste analoge lydmetode til optagelse og afspilning. Tape maskiner opererer på følgende princip: når en elektrisk strøm sendes gennem en ledning, dannes et magnetfelt omkring ledningen og omvendt.

for at optage lyd sender en båndmaskine elektriske lydsignaler gennem en oprullet ledning, der omgiver en magnet, der holdes tæt på magnetbånd. Denne trådspole, der omgiver magneten, kaldes rekordhovedet. Når båndet passerer gennem magnetfeltet skabt af pladehovedet, er partiklerne langs båndet magnetisk ladet. Mønsteret af de magnetiske ladninger langs båndet ligner lydsignalet sendt gennem trådspolen. Amplituden af lydsignalet korrelerer med størrelsen af de magnetiske ladninger, der er skabt på båndet.

for at afspille lyden vendes processen. Det magnetiserede bånd skaber en elektrisk strøm på afspilningshovedet, der tilsluttes en forstærker, der skal afspilles gennem højttalere.

der er forskellige typer bånd-og båndmaskiner, der påvirker kvaliteten af den optagede lyd. De to vigtigste variabler er båndhastighed og båndbredde.

båndhastighed

den hastighed, hvormed båndet passerer rekordhovedet, påvirker kvaliteten af optagelsen. En hurtigere båndhastighed producerer en optagelse med større frekvensrespons, mindre sus og kortere frafald. Tape maskine hastighed måles i inches per sekund (ips). Fælles tape maskine hastigheder er 7-liters ips, 15 ips, og 30 ips. Standarden for professionel optagelse er 15 IP ‘ er.

båndbredde

båndets bredde påvirker også kvaliteten af optagelsen. Bredere bånd giver mulighed for en optagelse af højere kvalitet. Båndbredden kan dog bruges til at optage flere spor i stedet for at forbedre lydkvaliteten på et enkelt spor. Dette gør det muligt at optage og afspille flere kilder uafhængigt.

Vinyl

vinylplader er standardforbrugermediet til analoge lydoptagelser. De er lettere at vedligeholde, opbevare og distribuere. Sammenlignet med tape er vinylplader mindre sårbare over for elementerne. Mens tape kan ødelægges ved magnetisk eksponering, er vinylplader immune over for magnetfelter, fordi de bruger et andet middel til lydlagring. I stedet for magnetisk ladning gemmer de teksturerede riller på overfladen af vinylplader lydinformationen.

når en vinylplade spinder med en bestemt hastighed, bevæger en stylus sig gennem rillerne på dens overflade. Når pennen bevæger sig frem og tilbage med rillerne, skaber den en elektrisk strøm i en ledning, der forbindes til en forstærker, der skal afspilles gennem højttalere. Amplituden af lydsignalet er korreleret med intensiteten i stylusens bevægelse.

Du kan se en animation af, hvordan en vinylplade fungerer af Animagraffs. Animagraffs er en hjemmeside, der skaber fantastiske animationer af forskellige teknologier.

vinylplader bruges kun til afspilning i den moderne verden. Analoge optagelser er lavet med magnetbånd. Båndene bruges til at skabe støbninger til at trykke informationen på vinylskiver.

Digital lyd

PCM (Pulse Code Modulation)

PCM, eller Pulse Code Modulation, er standardmetoden til kodning af lydsignaler til binær information. Ved analog lydoptagelse oprettes en model af lydbølgerne ved hjælp af magnetisk ladning. PCM opretter imidlertid en model af lydbølgerne ved at lagre en sekvens af numeriske værdier, der repræsenterer amplitude på forskellige punkter langs en bølge.

disse værdier er repræsenteret af grupper af binære bits, kaldet prøver. Hver prøve repræsenterer en numerisk værdi inden for et forudbestemt interval af mulige værdier. Denne proces kaldes kvantiseringog udføres af en analog-til-digital konverter (A-til-D-konverter).

under afspilning af en digital optagelse konverteres prøverne tilbage til elektriske signaler og sendes til højttalere. Denne proces udføres af en digital til analog konverter (D-til-A konverter eller DAC).

Her er en forenklet illustration af, hvordan lydbølger gemmes ved hjælp af digitale prøver:

bitdybde

hver prøve repræsenterer en værdi inden for en række mulige værdier. Omfanget af mulige værdier bestemmes af bitdybden. Bitdybde er det udtryk, der beskriver, hvor mange bits der er inkluderet i hver prøve.

hver bit kan repræsentere to mulige værdier. Prøver, der bruger flere bits, kan repræsentere et større interval af værdier og kan derfor gemme mere præcise oplysninger om amplituden af en lydbølge. Hver gang der tilføjes en smule, fordobles antallet af mulige værdier. Mens en bit kan repræsentere to værdier, kan to bits repræsentere fire værdier, tre bits kan repræsentere otte værdier og så videre.

Bit Depth	Possible Values
1-bit	2
2-bit	4
4-bit	16
8-bit	256
16-bit (CD Standard)	65,536
24-bit (Professional Standard)	16,777,216

standard bitdybden for cd ‘ er er 16-bit, hvilket giver mulighed for 64.536 mulige amplitudeværdier. Den professionelle standard er en bitdybde på 24-bit, hvilket tillader 16.777.216 mulige amplitudeværdier! Imidlertid optager og blander de fleste studier ved hjælp af 32-bit floating point, som vil blive diskuteret i et andet indlæg.

Sample Rate

sample rate bestemmer, hvor mange prøver der udtages af en lydbølge pr.sekund. Prøvehastigheden måles i DKK (HS). Optagelse med en højere prøvehastighed gør det muligt at optage højere frekvenser.den nye sætning siger, at digital prøveudtagning kun trofast kan repræsentere frekvenser mindre end halvdelen af prøveudtagningshastigheden. Dette betyder, at hvis du vil fange 20 kg, den højeste frekvens, der kan høres for mennesker, skal du bruge en prøvehastighed, der er større end 40 kg.

af denne grund er 44,1 KHS standardprøvehastigheden for cd ‘ er. Professionel lyd til video bruger en standard på 48kh. Mange optagelser overstiger i høj grad disse standarder, med prøvehastigheder på 96 kg og derover!

mens fordelen ved højere prøvehastigheder ofte forstås som en udvidelse af det registrerede frekvensområde, er dette ikke den største fordel. Jeg vil ikke komme for dybt ind i det i dette indlæg, men det har mere at gøre med den type anti-aliasing filter, der kan bruges til at filtrere ud højere frekvenser med færre artefakter. Den resulterende båndbredde på en 44,1 KHS-optagelse og en 96 KHS-optagelse er stort set den samme i sidste ende.

digitale Lyddatakomprimeringsformater

lydfilerne produceret af optagestudier er meget store på grund af den mængde information, de indeholder. Hvis en 3-minutters sang optages med en bitdybde på 24-bit og en prøvehastighed på 96kh, vil filstørrelsen være cirka 52 MB. Denne fil er for stor til forbrugerapplikationer, såsom streaming. Af denne grund anvendes datakomprimeringsformater. Datakomprimering er en metode til at reducere størrelsen på en fil. Der er to hovedkategorier af datakomprimeringsformater, lossy og lossless.

lossy Datakomprimeringsformater (MP3 & Streaming)

Hvis information går tabt gennem processen med komprimering af data, er det anvendte komprimeringsformat lossy. Desværre er de mest anvendte datakomprimeringsformater i forbrugerlyd tabt. Dette betyder, at selvom specielle algoritmer bruges til at reducere negative effekter, går data tabt under processen med at komprimere filen. Når data går tabt, kan de aldrig gendannes.

de mest almindelige lossy audio data kompression formater er MP3, AAC og Ogg Vorbis. Disse formater bruges til lagring af mange filer med begrænset plads på harddisken eller streaming af indhold over internetforbindelser med begrænset båndbredde. de proprietære algoritmer bag disse formater sigter mod at prioritere indhold baseret på modeller for menneskelig opfattelse af lyd og ødelægge indholdet med lav prioritet.

tabsfri Datakomprimeringsformater (FLAC& AIFF)

Hvis ingen information går tabt gennem processen med komprimering af data, er det anvendte komprimeringsformat tabsløst. Nogle streamingtjenester, såsom Tidal, bruger tabsfri komprimering. Ved hjælp af disse formater kan information kodes til en mindre fil og senere afkodes, hvilket i sidste ende gendanner den originale PCM-information som en BØLGEFIL. Selvom disse formater sparer plads sammenlignet med ukomprimerede filer, er de intetsteds tæt på effektiviteten af tabte formater.

nøgleforskelle mellem Analog og Digital lyd: optagelse og afspilning

som du kan se, deler analoge og digitale lydoptagelsesteknologier et fælles mål – at skabe en model af akustiske bølgeformer, der kan afspilles så præcist som muligt. Hver teknologi opnår dette mål ganske godt. Lydkvaliteten opnået ved hjælp af en metode er ikke nødvendigvis bedre end den anden, bare anderledes. De unikke kvaliteter af hver metode vil blive undersøgt i dette afsnit.

frekvensområde (båndbredde)

som nævnt ovenfor er frekvensområdet for et digitalt signal begrænset til frekvenser under frekvensen. I teorien er de øvre grænser for analoge optagemedier meget større end det menneskelige høreområde.

denne forskel er ikke så signifikant som du måske tror. Først og fremmest enhver fordel ved en udvidet båndbredde ud over en digital optagelse på 44.1% prøvehastighed ville være uden for rækkevidden af menneskelig opfattelse – for ikke at nævne de udvidede frekvensområder muliggjort af højere prøvehastigheder.

for det andet mest lydudstyr (mikrofoner, højttalere osv.) har indbyggede båndbegrænsende filtre. Disse er effektivt lavpasfiltre, der forhindrer optagelse eller reproduktion af frekvenser ud over det menneskelige høreområde. Der er således en teknisk forskel i frekvensområdet mellem analog og digital lyd, men ikke en praktisk forskel.

faktisk er den primære fordel ved højere samplingshastigheder i digital lyd faktisk ikke et større frekvensområde for lytteren, men evnen til at bruge forskellige anti-aliasing filtre. Dette udvider ikke frekvensområdet effektivt, men reducerer i stedet artefakterne forårsaget af prøveudtagning. Jeg vil gå dybere ind i dette koncept i et senere indlæg.

Støjgulv

den største ulempe ved analog lydoptagelsesteknologi er, at den har et markant højere støjgulv sammenlignet med digital teknologi.

selv den højeste kvalitet analoge tape indeholder magnetisk støj. Dette er årsagen til hiss i analoge optagelser. Det teoretiske støjgulv i en 24-bit digital optagelse er-144db – effektivt uendelig.

Husk, at støjgulvet i ethvert system kun er så lavt som det kombinerede støjgulv i alle dets komponenter. Det betyder, at selv digitale systemer vil være støjende, hvis signalkæden indeholder støjende elektroniske elementer.

sårbarhed& lang levetid

ikke kun indeholder analoge medier, såsom tape og vinyl, iboende støj, men de er også ekstremt sårbare over for nedbrydning over tid. Digitale medier, såsom harddiske og cd ‘ er, er langt mere modstandsdygtige.

alle fysiske medier, både analoge og digitale, nedbrydes over tid. Første gang en optagelse afspilles, er det bedste, som optagelsen nogensinde lyder. Lyt til gamle vinylplader, og det bliver tydeligt.

Analog tape skal bevares under meget specifikke forhold for at forhindre tab af kvalitet over tid. Vinylplader er beskadiget, hver gang de spilles. Digitale medier kan også blive beskadiget, men nedbrydningen er meget lettere at forhindre.

en digital optagelse er en række tal, der kan gengives uendelige gange med perfekt præcision, mens hver gengivelse af analog lyd tilføjer den samlede støj fra optagelsen. For eksempel, hvis du overfører en båndoptagelse til en anden båndrulle, har du optaget støj fra det første hjul til det andet hjul.

bærbarhed og reproducerbarhed

endelig er digitale lydmedier drastisk mere bærbare og reproducerbare end analoge medier. Ikke kun er harddiske og flashlagring meget mindre og lettere end ruller med bånd og vinylplader, men de digitale oplysninger, der er gemt på dem, kan sendes over hele planeten på få sekunder ved hjælp af internettet. Reproduktionen af digital information kommer næsten uden omkostninger sammenlignet med reproduktion af analoge medier.

i dette afsnit vil jeg i stedet for optagelsessystemer fremhæve forskellene mellem analoge og digitale lydforstærknings-og distributionssystemer. Dette er de systemer, der bruges i applikationer til offentlig adresse og live koncert.

Analog lyd

analoge lydsystemer til lydforstærkning og distribution kræver ingen optageteknologi.

et akustisk signal konverteres til elektricitet ved hjælp af en mikrofon. Det elektriske lydsignal sendes til en mikrofonforforstærker, derefter til analoge lydeffekter og blandere og til sidst til en forstærker. Det forstærkede lydsignal konverteres tilbage til akustisk energi af en højttaler.

fra begyndelsen til slutningen af enhver analog signalkæde er lydsignalet enten i form af akustisk eller elektrisk energi. Det er ikke nødvendigt at gemme signalet. Alt sker i realtid ved hastigheden af elektricitet i en ledning: omkring 75% lysets hastighed.

Digital lyd

digitale lydsystemer til lydforstærkning og distribution kræver optageteknologi.

det elektriske lydsignal konverteres eller kvantiseres til PCM (Pulskodemodulation). Hver gang et signal konverteres fra analog til digital eller digital til analog, forekommer denne kvantisering. Det betyder, at hvert signal, der sendes til og fra en digital effekt ved hjælp af analoge kabler, konverteres til PCM inde i enheden, behandles og derefter konverteres tilbage til elektrisk energi. Alle digitale lydprocessorer, blandere og forstærkere opretter korte optagelser til behandling af lydsignaler.

nøgleforskelle mellem Analog og Digital lyd: forstærkning og Distribution

Latency

selvom hastigheden, hvormed disse digitale kvantiseringer behandles, er ekstremt hurtig, er de stadig meget langsommere end elektricitet, der bevæger sig gennem en ledning. Denne egenskab ved digitale lydsystemer har den negative effekt af at tilføje latenstid til signalet. Latency er forsinkelsen af et signal forårsaget af behandling.

alle digitale lydsystemer tilføjer latenstid til signalkæden. Imidlertid er virkningerne af latenstid blevet drastisk reduceret, da teknologien fortsætter med at forbedre sig. En af de primære ulemper ved at tilføje latenstid til et system er risikoen for destruktiv faseinterferens. Hvis et signal tager to stier, hver tilføjer latenstid til signalet forskelligt, signalerne vil være ude af fase, og kan forårsage kamfiltrering eller ekko. Latency kan også skabe en unaturlig overvågningsoplevelse for musikere og andet talent. Hvis et signal er forsinket, kan den person, der taler eller spiller et instrument, blive forvirret, når de overvåger sig selv i hovedtelefoner. Af denne grund er det normalt bedst at overvåge direkte gennem en analog signalkæde, hvis det digitale system tilføjer for meget latenstid til et signal.

bærbarhed

den primære ulempe ved analoge systemer er deres vægt og størrelse. Moderne digitale lydblandere indeholder i dem udligningsanordninger, kompressorer, porte og andre effekter for hver kanal. Analoge systemer med de samme behandlingsfunktioner ville kræve flere stativer og tusinder af pund gear.

det er meget enklere at konfigurere digitale effekter i farten inden for en digital konsol uden behov for at tilføje analoge kabler til patching. Hvis en blandingsingeniør gerne vil prøve en anden effekt midt i udstillingen, skal de blot trykke på et par knapper med et digitalt system. Denne ændring kan kræve ompatching af et analogt system.mens analogt udstyr indeholder de tunge elektriske komponenter, der udgør udjævnere, kompressorer og reverb-effekter, tilbyder digitale signalbehandlingschips lignende værktøjer til en brøkdel af rummet og vægten.

Støjgulv

Når du kæder sammen flere og flere analoge effekter, summerer den elektroniske støj fra hver enhed sammen. Brug af flere digitale effekter tilføjer ingen støj til signalet, fordi signalet aldrig forlader den digitale signalprocessor. Kun den iboende støj fra en enkelt enhed er til stede, snarere end den iboende støj fra mange enheder.

debatten fortsætter

sandheden er, at både analoge og digitale lydsystemer har værdi i den moderne verden. Debatten om, hvad der er bedre, og hvad der er værre, vil aldrig ende, fordi der ikke er et klart svar.

der er en million applikationer til lydteknologi, og hver kræver et unikt sæt udstyr. Som lydtekniker, musiker eller lytter skal vi hver især beslutte et sæt lydudstyr, der imødekommer behovene i hver unik situation.