Share
Welkom mijn vrienden terug voor nog een ronde systeemkalibratie! Tot nu toe hebben we in de reeks alles behandeld, van algemene setup, tot standaardkalibratie, tot luidsprekerontwerpen, tot basbeheer, tot versterkerontwerp. Dus wat is er dan nog over? Onze goede oude vrienden, de converters natuurlijk!
Dit volgende deel van de serie is gewijd aan het analyseren van wat precies in deze converters past, waarom ze zo'n impact hebben op het geluid en uiteindelijk op wat we als audio-ingenieurs moeten zoeken. En als je bang bent dat deze tutorial te technisch wordt omdat het om elektronica gaat, vrees dan niet. Alles wordt overzichtelijk, eenvoudig maar toch gedetailleerd gehouden zodat iedereen kan meevolgen!
Dus met dat in gedachten, bereid je voor op bekering!
Terwijl ingenieurs de hele dag praten over hoe deze luidspreker klinkt in vergelijking met die omdat deze is geporteerd, of hoe deze buizenversterker schoner is dan die solid-state versterker omdat ze hogere voltages gebruiken, hoor je vaak geen ingenieurs praten over converters in overdreven technische termen. Je zult altijd horen: "Nou deze klonk gewoon beter!" En hoewel dat misschien wel het belangrijkste aspect is, kunnen de meeste ingenieurs vaak niet uitleggen waarom het beter klinkt of laat staan wat er in de converter omgaat.
In de kern gaat een omzetter een analoog signaal (spanning) nemen en een proportioneel digitaal getal genereren ten opzichte van de grootte van de ingangsspanning (in ons geval de amplitude van bijvoorbeeld ons microfoonsignaal). Het proces kan ook omgekeerd werken waarbij we onze digitale nummers gebruiken en een proportioneel analoog voltage genereren; dit is weer wat uit converters komt en gaat naar de versterker. Een converter die van analoog naar digitaal gaat, staat bekend als een ADC en een digitaal naar analoog staat bekend als een DAC, terwijl een omzetter die beide kan doen een AD / DA is.
Maar sommigen van jullie vragen je misschien af, hoe weet het de amplitude van mijn signaal als het constant verandert? De manier waarop we het constante veranderende signaal afhandelen, is het kwantificeren van het analoge signaal in afzonderlijke afzonderlijke samples, zodat we onze digitale nummers in de loop van de tijd kunnen genereren. Het probleem met kwantiseren is dat door ons continue analoge signaal in discrete samples te veranderen, we fouten genereren omdat ons signaal niet langer continu maar in afzonderlijke stappen is; dit staat bekend als kwantiseringsfout.
Als we echter snel genoeg monsters nemen, zullen onze stappen zo dicht bij het oorspronkelijke continue monster zijn dat de fout tot een minimum is teruggebracht tot het punt dat het te verwaarlozen is; dit verwijst natuurlijk naar sample rate. Houd er ook rekening mee dat om een sinusgolf met een bepaalde frequentie goed vast te leggen, onze samplingfrequentie minstens twee keer zo snel moet zijn als die frequentie; vandaar dat we met 44,1 kHz opnemen om een frequentiebereik van 22,5 kHz te krijgen.
Hoewel de bovenstaande informatie voor sommige lezers misschien algemeen bekend is, zijn er andere aspecten van het conversieproces die niet zo algemeen bekend zijn en van vitaal belang zijn voor het begrijpen van conversie. Houd er rekening mee dat dit gedeelte heel eenvoudig blijft omdat de wiskunde die kan ontstaan geestdodend is!
Eerst en vooral zul je merken dat als je in een converter kijkt, we niet direct in PCM-informatie omzetten. In plaats daarvan beginnen de betere chipsets (die gelukkig de meeste nu en dagen zijn) met de bekende delta-sigma-modulatie. Deze vorm van conversie die heel eenvoudig (en als een grove understatement) wordt gezet, raadt wat de volgende amplitudewijziging zal zijn ten opzichte van de vorige invoer en hoe dicht de vorige schatting was. Het doet het echter zo snel (in MHz-gebied!) En met zulke kleine hoeveelheden dat we uiteindelijk een uiterst nauwkeurige weergave van ons signaal krijgen.
Dus onze input was bijvoorbeeld 0.5, onze schatting was 0.6 en met dat gezegd zijnde waren we redelijk dichtbij. Dus logisch gaan we ergens in de buurt raden voor de volgende amplitudeverandering. Onze volgende amplitude-verschuiving was echter geen 0.6 of 0.8, maar 3.0 en we raadden 0.7! Dus om onze volgende gok te compenseren zal het rond de 3.0 zijn. Hoewel die fout hoog lijkt, onthoud dat we het signaal vele malen sneller bemonsteren, zelfs 192 kHz, zodat de fout zo snel is dat het net zo goed onbeduidend kan zijn.
Nadat we deze waanzinnig snelle conversie hebben gegenereerd, moeten we een PCM-gegevensstroom maken die onze computers gemakkelijker kunnen begrijpen omdat verwerking met een directe delta-sigma-stroom heel moeilijk is en de meeste software en hardware dit niet aankunnen. Dit gebeurt via een decimatiefilter die ons signaal omzet in 44,1 kHz, 96 kHz, enz.
Houd er ook rekening mee dat we ook veel filtering moeten gebruiken om fouten te minimaliseren en fouten te voorkomen die vóór de conversie en na de decimering optreden. Eerst en vooral om een signaal te digitaliseren zonder aliasing te induceren, plaats je een anti-aliasing filter vóór het delta-sigma; vaker is dit een laagdoorlaatfilter met een zeer hoog en steil afknippunt. Bovendien is een hoogdoorlaatfilter ideaal geplaatst na het decimatiefilter, aangezien het decimatiefilter een DC-offset kan veroorzaken die moet worden gecorrigeerd.
Als je de meeste converters open zou breken, zou je zien dat ze allemaal dezelfde converter-chips van een select aantal bedrijven gebruiken (meestal Cirrus Logic, Asahi Kasei en Texas Instruments (die Burr Brown hebben overgenomen) .Hoe gaat het dan met die verschillende audio converters kunnen zo helder klinken, meestal komt het door de jitter.
Jitter is de neiging van een converter om af te wijken van zijn periodieke signaal, of eenvoudiger gezegd, het is een fout in het tijdsdomein. Om ons inkomende signaal nauwkeurig na verloop van tijd te kunnen bemonsteren, moeten we ervoor zorgen dat één seconde altijd één seconde is, of meer specifiek, één monster is altijd de lengte van één monster. Om de zaken georganiseerd en gereguleerd te houden, hebben we een klok nodig om de nauwkeurigheid te garanderen.
Deze klok kan echter overuren afgeven en wanneer er jitterfouten in ons signaal worden opgenomen, beginnen we met het samplen van het verkeerde deel van het signaal op dat moment. Om de klok te regelen, wordt een kristal of een PLL (fasevergrendelde lus) gebruikt om stabiliteit te garanderen en jitter te minimaliseren. Hoe meer jitter in de klok aanwezig is, des te groter de kans dat we amplitudeproblemen veroorzaken en effectief begint de bitdiepte van ons signaal te verminderen en tegelijkertijd zeer subtiele faseverschuivingen veroorzaakt die een waziger stereobeeld creëren.
Meestal zullen we deze faseverschuiving niet merken totdat we een convertor vergelijken met een betere convertor en dan wordt het opeens duidelijk (of in sommige gevallen nog niet zo voor de hand liggend!). Deze verschuiving van de klok is ook een primaire redenaar voor waarom sommige converters betere stereobeeldvorming en waargenomen diepte hebben, omdat ze de jitter sterk hebben geminimaliseerd. Natuurlijk spelen ook andere delen van de signaalketen hierin een rol, maar het hebben van een rotsstabiele klok om de jitter te minimaliseren is de sleutel.
Als dit alles een beetje verwarrend lijkt, denk dan aan jitter zoals deze. Als je een foto probeert te maken met een camera in de hand, moet je echt proberen om je hand stil te houden of bewegingsonscherpte te krijgen. Na verloop van tijd kan uw hand echter moe worden en kunt u meer bewegingsonscherpte krijgen. Natuurlijk zal een foto zo nu en dan mooi en duidelijk zijn, maar het grotere deel van je foto's zal vager worden.
Maar als u vanaf het begin een statief zou gebruiken, zou u vanaf het begin bijna zeker betere foto's kunnen garanderen. Voor audio is onze converter de camera, de jitter is de bewegingsonscherpte en het statief is de ideale klok. Eenvoudig nee?
Dus als de klok zo belangrijk voor ons is, kunnen we dan een ultra precieze klok kopen om onze converters te bedienen? Ja dat kan! Maar zou jij dat moeten doen? Dat hangt ervan af.
Er zijn veel soorten klokken gevonden in het audiokonument, maar meer dan waarschijnlijk hebben we allemaal een BNC-woordkloksignaal gezien op de achterkant van interfaces en converters. Deze worden gebruikt om twee delen van de versnelling met elkaar te verbinden en ze synchroon te laten werken met de ene als een meester en de andere als een slaaf.
Je kunt ze natuurlijk door elkaar koppelen, maar je begint de trouw te verliezen als je dit doet. In plaats daarvan kunnen we een volledige externe klok met meerdere uitgangen gebruiken om al onze digitale apparatuur samen te klokken. Meestal zie je dit in posthuizen met video-productieapparatuur en verschillende digitale mixers, enz. Die allemaal op dezelfde tijdsschaal moeten werken. In dit geval is de externe klok verbazingwekkend omdat hij alles synchroon en stabiel houdt; zoet!
Dus waarom zouden we het niet willen? Want hoe goed die externe klok ook is, hij is niet intern!
Interne klokken die zelfs maar matig goed zijn, zijn veel beter dan een externe klok omdat het moeilijk is om een versnelling te synchroniseren met een externe klok. Natuurlijk kunnen we het, maar het zal niet zo goed klinken als het interne, tenzij het interne erg slecht ontworpen is. Dus tenzij u twee of meer apparaten moet verbinden, blijf uit de buurt van externe klokken!
Zoals met de meeste dingen die verband houden met audio, is het altijd de beste keuze om twee of meer naast elkaar te kunnen vergelijken. Aan het eind van de dag zijn je oren en wat ze horen de belangrijkste criteria voor het selecteren van een zelfstandige converter. De meesten van ons zullen echter niet de luxe krijgen om deze vergelijkingen in persoon te kunnen doen. Dus wat moeten we dan zoeken in een converter?
De hoogst mogelijke bitdiepte mogelijk is van het grootste belang in een converter. Je zou eigenlijk nooit minder dan 24 bits moeten hebben, net als bij 24-bit converters kunnen we de ruisvloer naar een extreem laag niveau duwen, wat geen probleem voor ons zou kunnen vormen tijdens het mixen. Houd hier echter rekening mee, de theoretische signaal-ruisverhouding (SNR) limiet voor 24 bit converters is -144 dB, maar de beste chips in werkelijkheid kunnen slechts -120 dB bereiken! Nu zie je waarom bitdiepte zo belangrijk is?
Een andere zeer handige functieset om een converter te vinden, is het gebruik van meertraps PLL en ruisvorming. Tijdens het gebruik van een enkele fase is PLL erg handig, maar we zijn beperkt tot bepaalde bandbreedten van jitterreductie, afhankelijk van het ontwerp van de PLL. Door PLL's met meerdere niveaus toe te voegen, kunnen we jitter verminderen bij verschillende bandbreedtes en zorgen voor een duidelijkere conversie. Bovendien is een andere techniek die door enkele high-end converters wordt gebruikt het gebruik van ruisvormgeving. In wezen wordt de jitterruis gemoduleerd tot een veel hogere frequentie ver voorbij het hoorbare spectrum en wordt deze vervolgens gemakkelijk uitgefilterd met een basaal laagdoorlaatfilter.
Terwijl we bespraken waarom het zowel goed als slecht is om een externe klok te hebben, is het hebben van de optie altijd leuk, voor het geval dat. Maar als je echt niet denkt dat je geen externe nodig hebt, maak je er dan geen zorgen over. Als je echter een postkantoor opzet of een live-installatie met veel digitale connectiviteit (wat nu en dan vrij algemeen wordt), zorg er dan voor dat je een externe klokingang hebt
Door te bepalen welke soorten invoer en uitvoer u nodig hebt, kunt u uw focus verkleinen wanneer u een converter probeert te selecteren. Als u een directe verbinding met uw computer nodig hebt, heeft u uiteraard USB, Firewire of Thunderbolt nodig. Als u echter een interne PCI-e-kaart hebt, kunt u AES, ADAT, enz. Als aanvullende opties bekijken.
Voor degenen onder u die een digitale console zoals de Presonus Live-serie of de Tascam DM-serie gebruiken, zou u mogelijk de digitale ingangen zoals AES, ADAT, enz. Kunnen gebruiken om rechtstreeks van het bord naar de converter te gaan zonder van digitaal naar analoog naar digitaal opnieuw naar terug naar analoog. Zinloze conversies moeten altijd worden vermeden!
Omdat conversie aantoonbaar het zwakste punt in onze signaalketen is; het is ook het lastigste om te horen hoe het van het resulterende signaal beïnvloedt. Wanneer we een foto met een scanner digitaliseren, verliezen we technisch altijd altijd kwaliteit, maar met een goede scanner zou deze degradatie onmerkbaar moeten zijn.
Audio-conversie is in wezen hetzelfde idee, maar we gebruiken onze oren en niet onze ogen. Als we onze scan zouden afdrukken en vervolgens opnieuw scannen en dit proces keer op keer herhalen, zouden we de afbraak duidelijker gaan zien bij elke nieuwe scan. Met audio, hoe meer we het signaal converteren naar digitaal van analoog en terug naarmate we meer ruis en jitter toevoegen aan ons signaal en onze stereobeelden beginnen te vertroebelen en het dynamisch bereik verminderen.
Zorg er dus voor dat u de beste converters krijgt die u kunt, en zorg ervoor dat u het aantal conversies minimaliseert!
Tot de volgende keer!
Accentsconagua