dezbaterea audio analogică vs digitală este foarte polarizantă. Am observat că majoritatea oamenilor apără o parte sau alta, permițând puțin spațiu pentru nuanțe. Adevărul este că atât sunetul analogic, cât și cel digital au dezavantaje și avantaje. Sper să ofer o explicație imparțială a diferențelor din acest post.

diferența dintre audio analogic și digital se găsește în modul în care sunt stocate informațiile audio. Undele sonore sunt o serie de vibrații printr-un mediu. Tehnologia de înregistrare audio analogică stochează aceste informații prin crearea unei serii de sarcini magnetice de-a lungul unei role de bandă magnetică. Tehnologia audio digitală stochează informații audio ca o serie de valori numerice pe un hard disk.

în acest post, veți afla avantajele și dezavantajele fiecărei metode de înregistrare, împreună cu diferența dintre tehnologiile audio analogice și digitale pentru aplicațiile de sunet live.

diferența dintre sunetul analogic și cel digital se găsește în modul în care sunt stocate informațiile audio. Tehnologia de înregistrare audio analogică stochează aceste informații prin crearea unei serii de sarcini magnetice de-a lungul unei role de bandă magnetică. Tehnologia audio digitală stochează informații audio ca o serie de valori numerice pe un hard disk.

informațiile din acest post au fost scrise pentru a fi cât mai ușor de înțeles posibil. Unele concepte din acest articol vor avea mai mult sens dacă aveți o înțelegere de bază a modului în care funcționează sunetul. Dacă vi se pare confuză oricare dintre următoarele secțiuni, nu ezitați să faceți referire la această postare pe care am scris-o despre elementele de bază audio.

înainte de a începe să discutăm diferențele dintre sistemele audio digitale și analogice, cred că este important să menționăm că toate sistemele audio digitale includ unele tehnologii audio analogice. Microfoanele sunt dispozitive audio analogice care traduc energia acustică într-un semnal electric analogic. Preamplificatoarele, amplificatoarele de putere și difuzoarele sunt, de asemenea, dispozitive analogice. Accentul principal al acestei secțiuni va fi evidențierea diferențelor cheie în tehnologia de înregistrare analogică și digitală.

audio analogic

bandă

banda magnetică este cea mai bună metodă audio analogică pentru înregistrare și redare. Mașinile cu bandă funcționează pe următorul principiu: atunci când un curent electric este trimis printr-un fir, se formează un câmp magnetic în jurul firului și invers.

pentru a înregistra audio, o mașină de bandă trimite semnale audio electrice printr-un fir înfășurat care înconjoară un magnet care este ținut în imediata apropiere a benzii magnetice. Această bobină de sârmă care înconjoară magnetul se numește cap de înregistrare. Pe măsură ce banda trece prin câmpul magnetic creat de capul de înregistrare, particulele de-a lungul benzii sunt încărcate magnetic. Modelul încărcărilor magnetice de-a lungul benzii seamănă cu semnalul audio trimis prin bobina de sârmă. Amplitudinea semnalului audio se corelează cu magnitudinea sarcinilor magnetice create pe bandă.

pentru a reda sunetul, procesul este inversat. Banda magnetizată creează un curent electric pe capul De redare, care se conectează la un amplificator pentru a fi redat prin difuzoare.

există diferite tipuri de mașini de bandă și bandă care afectează calitatea audio înregistrate. Cele două variabile principale sunt viteza benzii și lățimea benzii.

viteza benzii

viteza cu care banda trece capul de înregistrare afectează calitatea înregistrării. O viteză mai mare a benzii produce o înregistrare cu un răspuns de frecvență mai mare, mai puțin șuierat și abandonuri mai scurte. Viteza mașinii cu bandă este măsurată în inci pe secundă (ips). Vitezele obișnuite ale mașinii cu bandă sunt ips de 7-uri, ips 15 și ips 30. Standardul pentru înregistrarea profesională este de 15 ips.

lățimea benzii

lățimea benzii afectează, de asemenea, calitatea înregistrării. Banda mai largă permite o înregistrare de calitate superioară. Cu toate acestea, lățimea benzii poate fi utilizată pentru a înregistra mai multe piese, mai degrabă decât pentru a îmbunătăți calitatea audio a unei singure piese. Acest lucru permite înregistrarea și redarea independentă a mai multor surse.

vinil

înregistrările de vinil sunt mediul standard de consum pentru înregistrările audio analogice. Ele sunt mai ușor de întreținut, depozitat și distribuit. În comparație cu banda, înregistrările de vinil sunt mai puțin vulnerabile la elemente. În timp ce banda poate fi distrusă prin expunere magnetică, înregistrările de vinil sunt imune la câmpurile magnetice, deoarece folosesc un mijloc diferit de stocare audio. Mai degrabă decât încărcarea magnetică, canelurile texturate de pe suprafața înregistrărilor de vinil stochează informațiile audio.

pe măsură ce un disc de vinil se învârte la o anumită rată, un stylus călătorește prin canelurile de pe suprafața sa. Pe măsură ce stiloul se mișcă înainte și înapoi cu canelurile, creează un curent electric într-un fir care se conectează la un amplificator pentru a fi redat prin difuzoare. Amplitudinea semnalului audio este corelată cu intensitatea mișcării stiloului.

puteți vedea o animație a modului în care funcționează un disc de vinil de Animagraffs. Animagraffs este un site web care creează animații uimitoare ale diferitelor tehnologii.

înregistrările de vinil sunt utilizate numai pentru redare în lumea modernă. Înregistrările analogice sunt realizate cu bandă magnetică. Benzile sunt folosite pentru a crea distribuții pentru apăsarea informațiilor pe discurile de vinil.

Digital Audio

PCM (Pulse Code Modulation)

PCM, sau Pulse Code Modulation, este metoda standard pentru codificarea semnalelor audio în informații binare. În înregistrarea audio analogică, un model al undelor sonore este creat folosind sarcină magnetică. Cu toate acestea, PCM creează un model al undelor sonore prin stocarea unei secvențe de valori numerice care reprezintă amplitudinea în diferite puncte de-a lungul unei unde.

aceste valori sunt reprezentate de grupuri de biți binari, numite eșantioane. Fiecare eșantion reprezintă o valoare numerică într-un interval predeterminat de valori posibile. Acest proces se numește cuantizare și este realizat de un convertor analog-digital (convertor A-D).

în timpul redării unei înregistrări digitale, eșantioanele sunt convertite înapoi în semnale electrice și trimise la difuzoare. Acest proces este realizat de un convertor digital în analog (convertor D-to-a sau DAC).

iată o ilustrare simplificată a modului în care undele audio sunt stocate folosind eșantioane digitale:

adâncime de biți

fiecare eșantion reprezintă o valoare într-un interval de valori posibile. Gama de valori posibile este determinată de adâncimea de biți. Adâncimea de biți este termenul care descrie câți biți sunt incluși în fiecare eșantion.

fiecare bit poate reprezenta două valori posibile. Probele care utilizează mai mulți biți pot reprezenta o gamă mai mare de valori și, prin urmare, pot stoca informații mai precise despre amplitudinea unei unde sonore. De fiecare dată când se adaugă un pic, numărul de valori posibile este dublat. În timp ce un bit poate reprezenta două valori, doi biți pot reprezenta patru valori, trei biți pot reprezenta opt valori și așa mai departe.

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

adâncimea de biți standard pentru CD-uri este de 16 biți, permițând 64.536 valori posibile de amplitudine. Standardul profesional este o adâncime de biți de 24 de biți, care permite 16.777.216 valori posibile de amplitudine! Cu toate acestea, majoritatea studiourilor înregistrează și amestecă folosind virgulă mobilă pe 32 de biți, care va fi discutată într-o altă postare.

rata eșantionului

rata eșantionului determină câte eșantioane sunt prelevate dintr-o undă sonoră pe secundă. Rata eșantionului este măsurată în Hertz (Hz). Înregistrarea la o rată de eșantionare mai mare permite înregistrarea frecvențelor mai mari.Teorema Nyquist afirmă că eșantionarea digitală poate reprezenta fidel doar frecvențe mai mici de jumătate din rata de eșantionare. Aceasta înseamnă că, dacă doriți să capturați 20kHz, cea mai mare frecvență audibilă pentru oameni, trebuie să utilizați o rată de eșantionare mai mare de 40KHz.

din acest motiv, 44,1 kHz este rata standard de eșantionare pentru CD-uri. Professional audio pentru video utilizeaza un standard de 48kHz. Multe înregistrări depășesc cu mult aceste standarde, cu rate de eșantionare de 96kHz și nu numai!în timp ce beneficiul ratelor de eșantionare mai mari este adesea înțeles ca o extensie a intervalului de frecvență înregistrat, acesta nu este principalul beneficiu. Nu voi intra prea adânc în acest post, dar are mai mult de-a face cu tipul de filtru anti-aliasing care poate fi folosit pentru a filtra frecvențe mai mari cu mai puține artefacte. Lățimea de bandă rezultată a unei înregistrări de 44,1 kHz și a unei înregistrări de 96 kHz sunt practic aceleași în cele din urmă.

formate de compresie a datelor audio digitale

fișierele audio produse de studiourile de înregistrare sunt foarte mari, datorită cantității de informații pe care le conțin. Dacă o melodie de 3 minute este înregistrată cu o adâncime de biți de 24 de biți și o rată de eșantionare de 96kHz, Dimensiunea fișierului va fi de aproximativ 52 MB. Acest fișier este prea mare pentru aplicații de consum, cum ar fi streaming. Din acest motiv, sunt utilizate formate de compresie a datelor. Compresia datelor este o metodă de reducere a dimensiunii unui fișier. Există două categorii principale de formate de compresie a datelor, cu pierderi și fără pierderi.

formate de compresie a datelor cu pierderi (MP3& Streaming)

dacă informațiile se pierd prin procesul de comprimare a datelor, formatul de compresie utilizat este lossy. Din păcate, cele mai utilizate formate de compresie a datelor în audio pentru consumatori sunt pierderi. Aceasta înseamnă că, deși algoritmi speciali sunt utilizați pentru a reduce efectele negative, datele se pierd în timpul procesului de comprimare a fișierului. Odată ce datele sunt pierdute, nu pot fi niciodată restaurate.

cele mai comune formate de compresie a datelor audio cu pierderi sunt MP3, AAC și Ogg Vorbis. Aceste formate sunt utilizate pentru stocarea multor fișiere cu spațiu limitat pe hard disk sau streaming de conținut pe conexiuni la internet cu lățime de bandă limitată.

algoritmii proprietari din spatele acestor formate au ca scop prioritizarea conținutului bazat pe modele de percepție umană a sunetului și distrugerea conținutului cu prioritate redusă.

formate de compresie a datelor fără pierderi (FLAC& AIFF)

dacă nu se pierd informații prin procesul de comprimare a datelor, formatul de compresie utilizat este fără pierderi. Unele servicii de streaming, cum ar fi Tidal, utilizează compresie fără pierderi. Folosind aceste formate, informațiile pot fi codificate într-un fișier mai mic și ulterior decodate, restabilind în cele din urmă informațiile PCM originale ca fișier WAV. Deși aceste formate economisesc spațiu în comparație cu fișierele necomprimate, acestea nu sunt nicăieri apropiate de eficiența formatelor cu pierderi.

diferențe cheie între Audio analogic și Digital: înregistrare și redare

după cum puteți vedea, tehnologiile de înregistrare audio analogice și digitale au un obiectiv comun – de a crea un model de forme de undă acustice care pot fi redate cât mai exact posibil. Fiecare tehnologie atinge acest obiectiv destul de bine. Calitatea audio obținută folosind o metodă nu este neapărat mai bună decât cealaltă, ci doar diferită. Calitățile unice ale fiecărei metode vor fi explorate în această secțiune.

interval de frecvență (lățime de bandă)

după cum sa menționat mai sus, intervalul de frecvență al unui semnal digital este limitat la frecvențe sub frecvența Nyquist. În teorie, limitele superioare ale mediilor de înregistrare analogice sunt mult mai mari decât gama umană de auz.

această diferență nu este atât de semnificativă pe cât ați putea crede. În primul rând, orice beneficiu al unei lățimi de bandă extinse dincolo de o înregistrare digitală la 44.Rata de eșantionare de 1 kHz ar depăși domeniul percepției umane – ca să nu mai vorbim de intervalele de frecvență extinse posibile prin rate de eșantionare mai mari.

În al doilea rând, majoritatea echipamentelor audio (microfoane, difuzoare etc.) are filtre de limitare a benzii încorporate. Acestea sunt în mod eficient filtre low pass care împiedică captarea sau reproducerea frecvențelor dincolo de raza de auz umană. Astfel, există o diferență tehnică în intervalul de frecvență dintre audio analogic și digital, dar nu o diferență practică.

de fapt, beneficiul principal al ratelor de eșantionare mai mari în audio digital nu este de fapt un interval de frecvență mai mare pentru ascultător, ci capacitatea de a utiliza diferite filtre anti-aliasing. Acest lucru nu extinde în mod eficient intervalul de frecvență, ci reduce artefactele cauzate de eșantionare. Voi aprofunda acest concept într-o postare ulterioară.

podea de zgomot

dezavantajul major al tehnologiei de înregistrare audio analogică este că are o podea de zgomot semnificativ mai mare în comparație cu tehnologia digitală.

chiar și banda analogică de cea mai înaltă calitate conține zgomot magnetic. Aceasta este cauza șuieratului în înregistrările analogice. Podeaua teoretică de zgomot a unei înregistrări digitale pe 24 de biți este-144dB – efectiv infinită.

amintiți-vă, podeaua de zgomot a oricărui sistem este doar la fel de scăzută ca podeaua de zgomot combinată a tuturor componentelor sale. Aceasta înseamnă că chiar și sistemele digitale vor fi zgomotoase dacă lanțul de semnal conține elemente electronice zgomotoase.

vulnerabilitate& longevitate

nu numai că mediile analogice, cum ar fi banda și vinilul, conțin zgomot inerent, dar sunt, de asemenea, extrem de vulnerabile la degradare în timp. Mediile digitale, cum ar fi hard disk-urile și CD-urile, sunt mult mai rezistente.

toate mediile fizice, atât analogice, cât și digitale, se degradează în timp. Prima dată când o înregistrare este redată este cea mai bună înregistrare pe care o va suna vreodată. Ascultați discuri vechi de vinil, iar acest lucru devine evident.

banda analogică trebuie păstrată în condiții foarte specifice pentru a preveni pierderea calității în timp. Înregistrările de vinil sunt deteriorate de fiecare dată când sunt redate. Mediile digitale pot fi, de asemenea, deteriorate, dar degradarea este mult mai ușor de prevenit.

o înregistrare digitală este o serie de numere care pot fi reproduse de nenumărate ori cu o precizie perfectă, în timp ce fiecare reproducere a sunetului analogic adaugă la zgomotul total al înregistrării. De exemplu, dacă transferați o înregistrare pe bandă pe o altă rolă de bandă, veți fi înregistrat zgomotul de la prima rolă la cea de-a doua rolă.

portabilitate și reproductibilitate

În cele din urmă, mediile audio digitale sunt drastic mai portabile și reproductibile decât mediile analogice. Nu numai că hard disk-urile și stocarea flash sunt mult mai mici și mai ușoare decât rolele de bandă și discuri de vinil, dar informațiile digitale salvate pe ele pot fi trimise pe întreaga planetă în câteva secunde folosind Internetul. Reproducerea informațiilor digitale nu are practic niciun cost în comparație cu reproducerea mediilor analogice.

În această secțiune, mai degrabă decât sistemele de înregistrare, voi evidenția diferențele dintre sistemele de armare și distribuție audio analogice și digitale. Acestea sunt sistemele utilizate în aplicațiile de adresare publică și concerte live.

audio analogic

sistemele audio analogice pentru armarea și distribuția sunetului nu necesită tehnologie de înregistrare.

un semnal acustic este convertit în electricitate cu ajutorul unui microfon. Semnalul audio electric este trimis la un preamplificator de microfon, apoi la efecte audio analogice și mixere și, în final, la un amplificator. Semnalul audio amplificat este convertit înapoi în energie acustică de către un difuzor.

de la începutul până la sfârșitul oricărui lanț de semnal analogic, semnalul audio este fie sub formă de energie acustică, fie electrică. Nu este nevoie să stocați semnalul. Totul se întâmplă în timp real la viteza electricității într-un fir: aproximativ 75% viteza luminii.

Audio Digital

sistemele audio digitale pentru consolidarea și distribuția sunetului necesită tehnologie de înregistrare.

semnalul audio electric este convertit sau cuantificat în PCM (Pulse Code Modulation). De fiecare dată când un semnal este convertit de la analog la digital sau digital la analog, Această cuantificare are loc. Asta înseamnă că fiecare semnal trimis către și de la un efect digital folosind cabluri analogice este convertit în PCM în interiorul unității, procesat și apoi convertit înapoi în energie electrică. Toate procesoarele audio digitale, mixerele și amplificatoarele creează înregistrări scurte pentru a procesa semnale audio.

diferențe cheie între Audio analogic și Digital: armare și distribuție

latență

deși viteza cu care sunt procesate aceste cuantificări digitale este extrem de rapidă, acestea sunt încă mult mai lente decât electricitatea care se deplasează printr-un fir. Această caracteristică a sistemelor audio digitale are efectul negativ de a adăuga latență semnalului. Latența este întârzierea unui semnal cauzată de procesare.

toate sistemele audio digitale adaugă latență lanțului de semnal. Cu toate acestea, efectele latenței au fost reduse drastic pe măsură ce tehnologia continuă să se îmbunătățească. Unul dintre dezavantajele principale ale adăugării latenței la un sistem este riscul interferenței distructive a fazei. Dacă un semnal are două căi, fiecare adăugând latență semnalului în mod diferit, semnalele vor fi defazate și ar putea provoca filtrarea pieptenei sau ecou. Latența poate face, de asemenea, o experiență de monitorizare nefirească pentru muzicieni și alte talente. Dacă un semnal este întârziat, persoana care vorbește sau cântă la un instrument poate fi confuză pe măsură ce se monitorizează în căști. Din acest motiv, este de obicei cel mai bine să monitorizați direct printr-un lanț de semnal analogic dacă sistemul digital adaugă prea multă latență unui semnal.

portabilitate

dezavantajul principal al sistemelor analogice este greutatea și dimensiunea lor. Mixerele audio digitale moderne conțin în ele Egalizatoare, compresoare, porți și alte efecte pentru fiecare canal. Sistemele analogice cu aceleași capacități de procesare ar necesita mai multe rafturi și mii de kilograme de unelte.

este mult mai simplu să configurați efectele digitale pe zbor într-o consolă digitală, fără a fi nevoie să adăugați cabluri analogice pentru patch-uri. Dacă un inginer mix ar dori să încerce un efect diferit la mijlocul spectacolului, trebuie să apese pur și simplu câteva butoane cu un sistem digital. Această modificare ar putea necesita repatching un sistem analogic.în timp ce echipamentele analogice conțin componentele electrice grele care alcătuiesc Egalizatoare, compresoare și efecte de reverb, cipurile digitale de procesare a semnalului oferă instrumente similare la o fracțiune din spațiu și greutate.

zgomot podea

pe măsură ce lanț împreună tot mai multe efecte analogice, zgomotul electronic de la fiecare dispozitiv sume împreună. Utilizarea mai multor efecte digitale nu adaugă zgomot semnalului, deoarece semnalul nu părăsește niciodată procesorul de semnal digital. Numai zgomotul inerent al unui singur dispozitiv este prezent, mai degrabă decât zgomotul inerent al multor dispozitive.

dezbaterea continuă

adevărul este că atât sistemele audio analogice, cât și cele digitale au valoare în lumea modernă. Dezbaterea asupra a ceea ce este mai bun și care este mai rău nu se va încheia niciodată, deoarece nu există un răspuns clar.

există un milion de aplicații pentru tehnologia audio și fiecare necesită un set unic de echipamente. Ca inginer audio, muzician sau ascultător, trebuie să decidem fiecare un set de echipamente audio care să satisfacă nevoile fiecărei situații unice.