az analóg vs digitális audio vita nagyon polarizáló. Észrevettem, hogy a legtöbb ember megvédi az egyik vagy a másik oldalt, kevés teret engedve az árnyalatnak. Az igazság az, hogy mind az analóg, mind a digitális hangnak vannak hátrányai és előnyei. Remélem, hogy elfogulatlan magyarázatot adok a bejegyzés különbségeire.

az analóg és a digitális hang közötti különbség a hanginformációk tárolásának módjában található. A hanghullámok egy közegen keresztüli rezgések sorozata. Analóg hangfelvétel technológia tárolja ezt az információt létrehozásával egy sor mágneses töltések mentén egy tekercs mágnesszalag. A digitális audio technológia az audio információkat numerikus értékek sorozataként tárolja a merevlemezen.

ebben a bejegyzésben megtudhatja az egyes felvételi módszerek előnyeit és hátrányait, valamint az élő hangalkalmazások analóg és digitális audio technológiáinak különbségét.

az analóg és a digitális hang közötti különbség a hanginformációk tárolásának módjában található. Analóg hangfelvétel technológia tárolja ezt az információt létrehozásával egy sor mágneses töltések mentén egy tekercs mágnesszalag. A digitális audio technológia az audio információkat numerikus értékek sorozataként tárolja a merevlemezen.

Az ebben a bejegyzésben szereplő információk a lehető legkönnyebben érthetőek. A cikk néhány fogalmának több értelme lesz, ha alapvető ismerete van a hang működéséről. Ha a következő szakaszok bármelyikét zavarónak találja, nyugodtan hivatkozzon erre a bejegyzésre, amelyet az audio alapokról írtam.

mielőtt elkezdem megvitatni a digitális és az analóg audiorendszerek közötti különbségeket, azt hiszem, fontos megemlíteni, hogy minden digitális audiorendszer tartalmaz néhány analóg audio technológiát. A mikrofonok olyan analóg audioeszközök, amelyek az akusztikai energiát analóg elektromos jellé alakítják. Az előerősítők, a teljesítményerősítők és a hangszórók szintén analóg eszközök. Ennek a szakasznak az elsődleges célja az analóg és a digitális felvételi technológia főbb különbségeinek kiemelése.

analóg Audio

szalag

a mágnesszalag a legjobb analóg audio módszer a felvételhez és lejátszáshoz. A szalaggépek a következő elven működnek: amikor egy elektromos áramot vezetünk át egy vezetéken, mágneses mező alakul ki a vezeték körül, és fordítva.

a hang rögzítéséhez a szalagos gép elektromos hangjeleket küld a mágnest körülvevő tekercselt huzalon keresztül, amelyet a mágnesszalag közvetlen közelében tartanak. Ezt a mágnest körülvevő huzaltekercset rekordfejnek nevezzük. Amint a szalag áthalad a rekordfej által létrehozott mágneses mezőn, a szalag mentén lévő részecskék mágnesesen töltődnek. A mágneses töltések mintája a szalag mentén hasonlít a huzal tekercsén keresztül küldött hangjelre. Az audiojel amplitúdója korrelál a szalagon létrehozott mágneses töltések nagyságával.

a hang lejátszásához a folyamat megfordul. A mágnesezett szalag elektromos áramot hoz létre a lejátszófejen, amely a hangszórókon keresztül lejátszandó erősítőhöz csatlakozik.

különböző típusú szalagos és szalagos gépek vannak, amelyek befolyásolják a rögzített hang minőségét. A két fő változó a Szalagsebesség és a szalagszélesség.

Szalagsebesség

a felvétel minőségét befolyásolja, hogy a szalag milyen sebességgel halad át a rekordfejen. A gyorsabb Szalagsebesség nagyobb frekvenciaválaszú felvételt eredményez, kevesebb sziszegés, rövidebb lemorzsolódás. A szalaggép sebességét hüvelyk / másodpercben (ips) mérik. A szalagos gépek általános sebessége 7-IPS, 15 ips és 30 ips. A professzionális felvétel szabványa 15 ips.

szalagszélesség

a szalag szélessége a felvétel minőségét is befolyásolja. A szélesebb szalag jobb minőségű felvételt tesz lehetővé. A szalagszélesség azonban felhasználható több műsorszám rögzítésére, nem pedig egyetlen műsorszám hangminőségének javítására. Ez lehetővé teszi több forrás rögzítését és lejátszását függetlenül.

Vinyl

a bakelitlemezek az analóg hangfelvételek szokásos fogyasztói adathordozói. Könnyebb fenntartani, tárolni és terjeszteni. A szalaghoz képest a bakelitlemezek kevésbé érzékenyek az elemekre. Míg a szalag mágneses expozícióval megsemmisíthető, a bakelitlemezek immunisak a mágneses mezőkkel szemben, mert más hangtárolási eszközöket használnak. A mágneses töltés helyett a vinillemezek felületén található texturált hornyok tárolják az audio információkat.

amint egy bakelitlemez meghatározott sebességgel forog, egy toll áthalad a felületén lévő hornyokon. Ahogy a toll előre-hátra mozog a hornyokkal, elektromos áramot hoz létre egy vezetékben, amely csatlakozik egy erősítőhöz, amelyet hangszórókon keresztül kell lejátszani. Az audiojel amplitúdója korrelál a ceruza mozgásának intenzitásával.

láthatjuk egy animáció, Hogyan működik a bakelitlemez Animagraffs. Az Animagraffs egy olyan webhely, amely különféle technológiák csodálatos animációit hozza létre.

a bakelitlemezeket csak a modern világban való lejátszáshoz használják. Az analóg felvételek mágneses szalaggal készülnek. A szalagokat öntvények létrehozására használják az információk vinillemezekre történő megnyomásával.

digitális Audio

PCM (impulzus Kód moduláció)

a PCM vagy impulzus Kód moduláció a szabványos módszer az audio jelek bináris információba történő kódolására. Az analóg hangfelvétel során a hanghullámok modellje mágneses töltéssel jön létre. A PCM azonban létrehozza a hanghullámok modelljét azáltal, hogy numerikus értékek sorozatát tárolja, amelyek az amplitúdót képviselik a hullám különböző pontjain.

ezeket az értékeket bináris bitek, úgynevezett minták csoportjai képviselik. Minden minta numerikus értéket képvisel a lehetséges értékek előre meghatározott tartományán belül. Ezt a folyamatot kvantálásnak nevezzük, amelyet egy analóg-digitális átalakító (a-D átalakító) hajt végre.

digitális felvétel lejátszása közben a mintákat elektromos jelekké alakítják át, majd a hangszóróknak továbbítják. Ezt a folyamatot egy digitális-analóg átalakító (D-A átalakító vagy DAC) hajtja végre.

itt van egy egyszerűsített illusztráció arról, hogyan tárolják az audio hullámokat digitális minták segítségével:

bitmélység

minden minta egy lehetséges értéktartományon belüli értéket képvisel. A lehetséges értékek tartományát a bitmélység határozza meg. A bitmélység az a kifejezés, amely leírja, hogy hány bit szerepel az egyes mintákban.

minden bit két lehetséges értéket képviselhet. A több bitet használó minták nagyobb értéktartományt képviselhetnek, ezért pontosabb információkat tárolhatnak a hanghullám amplitúdójáról. Minden alkalommal, amikor egy kicsit hozzáadunk, a lehetséges értékek száma megduplázódik. Míg egy bit két értéket képviselhet, két bit négy értéket képviselhet, három bit nyolc értéket képviselhet stb.

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

a CD-k szabványos bitmélysége 16 bites, lehetővé téve 64 536 lehetséges amplitúdóértéket. A professzionális szabvány egy 24 bites bitmélység, amely 16 777 216 lehetséges amplitúdóértéket tesz lehetővé! A legtöbb stúdió azonban 32 bites lebegőpontos rögzítést és keverést használ, amelyet egy másik bejegyzésben tárgyalunk.

mintavételi frekvencia

a mintavételi sebesség határozza meg, hogy hány mintát veszünk egy hanghullámból másodpercenként. A mintavételi frekvenciát Hertzben (Hz) mérjük. A nagyobb mintavételi frekvencián történő felvétel lehetővé teszi a magasabb frekvenciák rögzítését.

a Nyquist-tétel kimondja, hogy a digitális mintavétel csak a mintavételi sebesség felénél kisebb frekvenciákat képes hűen képviselni. Ez azt jelenti, hogy ha 20 kHz-et szeretne rögzíteni, az emberek számára hallható legmagasabb frekvenciát, akkor 40 kHz-nél nagyobb mintavételi frekvenciát kell használnia.

emiatt a CD-k standard mintavételi frekvenciája 44,1 kHz. A professzionális videó hang 48 kHz-es szabványt használ. Sok felvétel jelentősen meghaladja ezeket a szabványokat, a mintavételi arány 96 kHz-en túl!

míg a magasabb mintavételi arány előnyeit gyakran a rögzített frekvenciatartomány kiterjesztésének tekintik, ez nem a fő előny. Ebben a bejegyzésben nem fogok túl mélyen belemenni, de ennek inkább köze van az anti-aliasing szűrő típusához, amely felhasználható a magasabb frekvenciák kiszűrésére kevesebb műtárgy mellett. A 44,1 kHz-es felvétel és a 96 kHz-es felvétel sávszélessége végül gyakorlatilag megegyezik.

digitális Audio adattömörítési formátumok

a hangstúdiók által előállított hangfájlok nagyon nagyok, a bennük lévő információk mennyisége miatt. Ha egy 3 perces dalt 24 bites bitmélységgel és 96 kHz mintavételi frekvenciával rögzítenek, a fájl mérete körülbelül 52 MB lesz. Ez a fájl túl nagy a fogyasztói alkalmazásokhoz, például a streaminghez. Ezért az adattömörítési formátumokat használják. Az adattömörítés a fájl méretének csökkentésére szolgáló módszer. Az adattömörítési formátumoknak két fő kategóriája van: veszteséges és veszteségmentes.

veszteséges adattömörítési formátumok (MP3& Streaming)

Ha az adatok tömörítése során az információ elveszik, a használt tömörítési formátum veszteséges. Sajnos a fogyasztói hangban a legszélesebb körben használt adattömörítési formátumok veszteségesek. Ez azt jelenti, hogy bár speciális algoritmusokat használnak a negatív hatások csökkentésére, az adatok elvesznek a fájl tömörítése során. Ha az adatok elvesznek, soha nem lehet visszaállítani.

a leggyakoribb veszteséges audio adattömörítési formátumok az MP3, AAC és Ogg Vorbis. Ezeket a formátumokat sok, korlátozott merevlemez-területtel rendelkező fájl tárolására vagy korlátozott sávszélességű internetkapcsolatokon keresztüli tartalom streamingjére használják.

az ezen formátumok mögött álló szabadalmaztatott algoritmusok célja, hogy az emberi hangérzékelés modelljei alapján rangsorolják a tartalmat, és megsemmisítsék az alacsony prioritású tartalmat.

veszteségmentes adattömörítési formátumok (FLAC & AIFF)

Ha az adatok tömörítése során semmilyen információ nem vész el, a használt tömörítési formátum veszteségmentes. Egyes streaming szolgáltatások, például a Tidal, veszteségmentes tömörítést alkalmaznak. Ezekkel a formátumokkal az információkat kisebb fájlba lehet kódolni, majd később dekódolni, végül az eredeti PCM-információkat wav fájlként helyreállítva. Bár ezek a formátumok némi helyet takarítanak meg a tömörítetlen fájlokhoz képest, sehol sem állnak közel a veszteséges formátumok hatékonyságához.

az analóg és a digitális hangzás közötti főbb különbségek: felvétel és lejátszás

mint látható, az analóg és a digitális hangrögzítési technológiáknak közös céljuk van – az akusztikus hullámformák olyan modelljének létrehozása, amely a lehető legpontosabban lejátszható. Minden technológia elég jól teljesíti ezt a célt. Az egyik módszerrel elért hangminőség nem feltétlenül jobb, mint a másik, csak más. Az egyes módszerek egyedi tulajdonságait ebben a szakaszban tárjuk fel.

frekvenciatartomány (sávszélesség)

mint fentebb említettük, a digitális jel frekvenciatartománya a Nyquist frekvencia alatti frekvenciákra korlátozódik. Elméletileg az analóg felvételi adathordozók felső határa sokkal nagyobb, mint az emberi hallási tartomány.

Ez a különbség nem olyan jelentős, mint gondolnád. Először is, a kiterjesztett sávszélesség bármilyen előnye, amely meghaladja a 44-es digitális felvételt.Az 1 kHz – es mintavételi frekvencia meghaladja az emberi érzékelés tartományát-nem is beszélve a magasabb mintavételi arányok által lehetővé tett kiterjesztett frekvenciatartományokról.

másodszor, a legtöbb audio berendezés (Mikrofonok, hangszórók stb.) beépített sávkorlátozó szűrőkkel rendelkezik. Ezek hatékonyan aluláteresztő szűrők, amelyek megakadályozzák az emberi hallási tartományon kívüli frekvenciák rögzítését vagy reprodukcióját. Így technikai különbség van az analóg és a digitális audió frekvenciatartományában, de nem gyakorlati különbség.

valójában a digitális audio magasabb mintavételi arányának elsődleges előnye valójában nem a nagyobb frekvenciatartomány a hallgató számára, hanem a különböző anti-aliasing szűrők használatának képessége. Ez nem növeli hatékonyan a frekvenciatartományt, hanem csökkenti a mintavétel által okozott tárgyakat. Egy későbbi bejegyzésben mélyebben belemegyek ebbe a koncepcióba.

zajszint

az analóg hangrögzítési technológia fő hátránya, hogy jelentősen magasabb zajszinttel rendelkezik a digitális technológiához képest.

még a legmagasabb minőségű analóg szalag is tartalmaz mágneses zajt. Ez az analóg felvételek sziszegésének oka. A 24 bites digitális felvétel elméleti zajszintje-144db-gyakorlatilag végtelen.

ne feledje, hogy bármely rendszer zajszintje csak olyan alacsony, mint az összes alkatrész együttes zajszintje. Ez azt jelenti, hogy még a digitális rendszerek is zajosak lesznek, ha a jellánc zajos elektronikus elemeket tartalmaz.

sebezhetőség & hosszú élettartam

nem csak az analóg adathordozók, mint például a szalag és a vinil, tartalmaznak eredendő zajt, de rendkívül érzékenyek a degradációra is. A digitális adathordozók, például a merevlemezek és a CD-k sokkal rugalmasabbak.

minden fizikai adathordozó, mind analóg, mind digitális, idővel romlik. A felvétel első lejátszása a legjobb, amit a felvétel valaha hangzik. Hallgassa meg a régi bakelitlemezeket, és ez nyilvánvalóvá válik.

Az analóg szalagot nagyon különleges körülmények között kell megőrizni, hogy az idő múlásával ne csökkenjen a minőség. A bakelitlemezek minden alkalommal megsérülnek, amikor lejátszják őket. A digitális média is megsérülhet, de a lebomlást sokkal könnyebb megakadályozni.

a digitális felvétel olyan számsorozat, amely végtelen alkalommal reprodukálható tökéletes pontossággal, míg az analóg hang minden reprodukciója növeli a felvétel teljes zaját. Például, ha egy szalagfelvételt átvisz egy másik szalagtekercsre, akkor az első tárcsáról a második tárcsára rögzíti a zajt.

hordozhatóság és reprodukálhatóság

végül a digitális audio média drasztikusan hordozhatóbb és reprodukálható, mint az analóg média. Nem csak a merevlemezek és a flash tárolók sokkal kisebbek és könnyebbek, mint a szalag-és bakelitlemezek, de a rájuk mentett digitális információk másodpercek alatt elküldhetők a bolygón az Interneten keresztül. A digitális információk reprodukálása gyakorlatilag költség nélkül történik az analóg adathordozók reprodukciójához képest.

ebben a részben a felvételi rendszerek helyett az analóg és a digitális hangerősítő és elosztó rendszerek közötti különbségeket emelem ki. Ezeket a rendszereket használják a hangosbeszélő és élő koncert alkalmazásokban.

analóg Audio

a hangerősítéshez és-elosztáshoz használt analóg hangrendszerek nem igényelnek felvételi technológiát.

az akusztikai jelet mikrofon segítségével villamos energiává alakítják. Az elektromos hangjelet egy mikrofon előerősítőre, majd analóg hangeffektusokra és keverőkre, végül egy erősítőre továbbítják. Az erősített hangjelet egy hangszóró alakítja vissza akusztikai energiává.

bármely analóg jellánc elejétől a végéig az audiojel akusztikai vagy elektromos energia formájában van. Nincs szükség a jel tárolására. Minden valós időben történik a villamos energia sebességével egy vezetékben: körülbelül 75% a fénysebesség.

digitális Audio

a hangerősítéshez és-terjesztéshez szükséges digitális audiorendszerek felvételi technológiát igényelnek.

az elektromos hangjelet PCM-re (Pulse Code Modulation) konvertálják vagy kvantálják. Bármikor, amikor egy jelet analógról digitálisra vagy digitálisról analógra konvertálnak, ez a kvantálás megtörténik. Ez azt jelenti, hogy az analóg kábelekkel a digitális effektusra küldött és onnan érkező minden jelet PCM-re konvertálják az egység belsejében, feldolgozzák, majd visszaalakítják elektromos energiává. Minden digitális hangprocesszor, keverő és erősítő rövid felvételeket készít az audio jelek feldolgozásához.

főbb különbségek az analóg és a digitális audió között: megerősítés és elosztás

késleltetés

bár ezeknek a digitális kvantálásoknak a feldolgozása rendkívül gyors, még mindig sokkal lassabb, mint a vezetéken áthaladó villamos energia. A digitális audiorendszerek ezen jellemzője negatív hatással van a késleltetés hozzáadására a jelhez. A késleltetés a feldolgozás által okozott jel késleltetése.

minden digitális audiorendszer késleltetést ad a jellánchoz. A késleltetés hatásai azonban drasztikusan csökkentek, mivel a technológia tovább javul. A késleltetés hozzáadásának egyik elsődleges hátránya a destruktív fázisinterferencia kockázata. Ha egy jel két utat vesz igénybe, mindegyik eltérő késleltetést ad a jelhez, a jelek fázison kívül lesznek, és fésűszűrést vagy visszhangot okozhatnak. A késleltetés természetellenes megfigyelési élményt is eredményezhet a zenészek és más tehetségek számára. Ha a jel késik, a hangszert beszélő vagy játszó személy összezavarodhat, amikor fejhallgatóban figyeli magát. Ezért általában a legjobb, ha közvetlenül egy analóg jelláncon keresztül figyeli, ha a digitális rendszer túl sok késleltetést ad a jelhez.

hordozhatóság

az analóg rendszerek elsődleges hátránya a súlyuk és a méretük. A Modern digitális hangkeverők magukban foglalják a hangszínszabályzókat, kompresszorokat, kapukat és egyéb effektusokat minden csatornához. Az azonos feldolgozási képességekkel rendelkező analóg rendszerekhez több állványra és több ezer font felszerelésre lenne szükség.

sokkal egyszerűbb a digitális effektusok menet közbeni konfigurálása egy digitális konzolon belül, nincs szükség analóg kábelek hozzáadására a javításhoz. Ha egy mix mérnök más hatást szeretne kipróbálni a műsor közepén, akkor egyszerűen meg kell nyomnia néhány gombot egy digitális rendszerrel. Ez a változás szükségessé teheti egy analóg rendszer újratelepítését.

míg az analóg berendezések tartalmazzák a nehéz elektromos alkatrészeket, amelyek kiegyenlítőket, kompresszorokat és reverb effektusokat alkotnak, a digitális jelfeldolgozó chipek hasonló eszközöket kínálnak a tér és a súly töredékében.

zajszint

ahogy egyre több analóg effektust láncol össze, az egyes eszközök elektronikus zajai összeadódnak. Több digitális effektus használata nem ad zajt a jelnek, mert a jel soha nem hagyja el a digitális jelfeldolgozót. Csak egyetlen eszköz inherens zaja van jelen, nem pedig sok eszköz inherens zaja.

A vita folytatódik

Az igazság az, hogy mind az analóg, mind a digitális audio rendszerek értéket képviselnek a modern világban. A vita arról, hogy melyik a jobb és melyik a rosszabb, soha nem ér véget, mert nincs egyértelmű válasz.

millió alkalmazás létezik az audio technológiához, és mindegyik egyedi berendezést igényel. Hangmérnökként, zenészként vagy hallgatóként mindegyiknek el kell döntenie egy olyan hangberendezésről, amely megfelel az egyes egyedi helyzetek igényeinek.