Den lydopptak er prosessen med å holde en permanent registrering av henne for å lytte senere.
Målet med å opprettholde et pålitelig hukommelse av lyder er en del av historien til kulturer som bruker fonetisk skriving , raffinert i Europa med notasjonene om musikalsk skriving . Den industrielle samfunn har utviklet seg fra siste kvartal av XIX th århundre mekaniske midler for å oppnå det. Inntil det øyeblikket kunne man bare registrere, ved å skrive , tolkningen som en person laget av lyd.
De telefon , radio , fjernsyn og filmindustrien har brukt mange forskjellige opptaksprosesser, alle basert på trans lyden som tas opp av en mikrofon til et elektrisk signal .
Evnen til å reprodusere lydopptak raskt og billig har skapt den fonografiske industrien , først og fremst for produksjon og salg av musikkopptak .
Lydopptak har tre grunnleggende faser:
En fase av reproduksjon av denne materialformen kan tilsettes for å tillate diffusjon uten andre mellomfaser.
I dag utføres fangsten universelt ved hjelp av mikrofoner, som forvandler lydbølgene til et analogt elektrisk signal .
Signalbehandling kan konvertere den til en digital datastrøm . Det inkluderer i det minste å fikse begynnelsen og slutten av opptaket, og vanligvis forsterkning med nivåkontroll og tonekontroll ( equalizer ), dynamikk ( kompressor ), blanding av forskjellige signaler ( miksing ). Den tilpasser seg mediet valgt for innspillingen.
Signalet kan tas opp i mekanisk, magnetisk, optisk, elektronisk form. På dette tidspunktet kan det være analogt eller digitalt; men ikke alle kombinasjoner er utnyttet.
Analog | Digital | |
---|---|---|
Mekanisk | vinylplate | ikke realisert |
Magnetisk | magnetisk teip | magnetbånd, datamaskinens harddisk |
Optisk | lyd av kino | kino optisk lyd, kompakt plate |
Elektronisk | ikke realisert | Flash-minner |
Det innspilte mediet kalles også “lydopptak”. I dag involverer produksjonen av et opptak for det meste en første fase, av produksjonen , der opptak blir gjort på et arbeidsmedium, og en andre fase av etterproduksjon , der opptakene blir gjort. Samlet og blandet for å gi et produkt som deretter overføres til et diffusjonsmedium.
Omvendt finner vi ved restitusjonen:
Lydfil | |
Ved måneskinn, 1860 | |
Vanskeligheter med å bruke disse mediene? | |
---|---|
Siden opprinnelsen til lydopptak har to teknikker blitt brukt:
Mekanisk innspilling var den første formen for lydopptak og også den enkleste.
Franskmannen Édouard-Léon Scott de Martinville oppfant den første enheten som gjorde det mulig å ta opp lyd, uten å kunne gjengi den. I 1857 arkiverte han patent under navnet phonautograph . Enheten består av et horn koblet til en membran, som samler de akustiske vibrasjonene, overført til en penn som sporer dem på et papirark belagt med karbon svart viklet rundt en roterende sylinder. Vi ser de svingete linjene som representerer lyden. I 2008 lyktes forskere ved Indiana University å gjengi lyden av papiropptak gjort i 1860 og deponert ved Academy of Sciences . Dataanalysen av sporene fra de første kopiene gir opphav til en stemme, som ville være den fra Martinville selv, som synger Au clair de la lune .
Amerikaneren Thomas Edison arkiverte i 1877 patentet på fonografen sin , den første enheten som kunne ta opp og reprodusere lyd. Som Martinvilles maskin, som Edison ikke visste , overfører en membran, her i glimmer , lydvibrasjoner til en penn. Dette engraves disse vibrasjonene direkte på en blikksylinder . Omvendt får nålens passasje over sporet som er gravert under opptaket, membranen til å vibrere, slik at den innspilte lyden høres svakt. Den første reproduserbare innspillingen er fra 1878.
Den tyske Émile Berliner utviklet sin grammofon mellom 1886 og 1889 . Det beholder prinsippet om en meisel som, vibrerer under påvirkning av en membran drevet av lydbølgen, graverer et spor. Men det trykker lyden på en plate, og meiselen beveger seg sidelengs, ikke i dybden som Edisons.
Berliner-platen hadde fordelen av enkel lagring, og fremfor alt av muligheten for massereproduksjon av innspillinger som ble markedsført. Den kommersielle registreringsprosessen ble delt inn i minst tre faser:
For de mange seriene ble det produsert flere mellomprodukter for å skåne den originale dysen.
Den Phonogrammarchiv (de) opprettet av østerrikske Academy of Sciences i 1899 er den eldste arkiv samlingen i verden, opprinnelig opptak stemmene til tysktalende poeter bruker platespillere.
Kort tid etter oppfinnelsen av fonografen og at grammofon, at av de telefonunderforstått at mikrofonen og den resulterende mulighet for å omforme lyden til et elektrisk signal , og å være i stand til å transportere den.
Mekanisk støtteDen elektriske fangsten av lyd ble først kombinert med teknikken for mekanisk innspilling; det elektriske signalet som kommer fra mikrofonen, aktiveres, takket være en elektromagnet, et meisel som graverte en plate, enten dekket med voks for opptakene ment for kommersiell reproduksjon, eller dekket med celluloseacetat for enkeltopptakene.
De første platene produsert på denne måten, 24 eller 30 cm i diameter, roterende med 78 omdreininger per minutt, forble kompatible med en helt mekanisk gjengivelse.
Elektrisk reproduksjonGenerellisering av elektrisitet tillater reproduksjon av lyd med et forsterkeranlegg, med to konsekvenser:
Døren er nå åpen for LP- plate ( 33 rpm og 45 rpm ) og stereo .
Optiske medierFilmindustrien utviklet på slutten av 1920-tallet en prosess for optisk innspilling av signalet på kinofilm, som åpnet for muligheten for nøyaktig synkronisering av signaler, og følgelig for å samle dem under redigering , for å utgjøre multisporopptak (samtidige signaler fra flere mikrofoner spilt inn på flere spor av samme transportør) for å blande signalene til mikseren .
Enheter som bare tar opp lyd ved hjelp av prosessen implementert i kinofilmer ble produsert og brukt mellom 1930- og 1940-tallet: prosessen til det østerrikske firmaet Selenophon bruker den fotografiske prosessen med kino, det ble ofte foretrukket fremfor Philips-Miller mekanisk opptaker (1936), der en penn etser det gjennomsiktige spor med variabel bredde på svart film, som ikke trenger å videreutvikles.
Den laserdisc- , lansert kommersielt i 1978, spiller av bilder og lyd som er lagret i analog form gjennom et optisk system.
Optisk innspilling og avspilling kombineres med digital teknologi fra Compact Disc , oppfunnet i 1979 og produsert fra 1982.
Magnetisk holderValdemar Poulsen hadde patentert sin magnetiske trådopptaker kalt " Telegraphone " i Danmark allerede i 1898; han viste sin oppfinnelse på den universelle utstillingen i Paris i 1900. Patentet hans utløp imidlertid før oppfinnelsen fant et kommersielt utsalg.
På 1930-tallet utviklet de tyske selskapene AEG og Telefunken en magnetbåndopptaker , en prosess som var mye lettere, billigere, og hvis ytelse snart overgikk den for plateopptak og optisk opptak., Med oppfinnelsen i 1941 med høyfrekvent premagnetisering. På slutten av andre verdenskrig hadde magnetisk opptak forrang for andre prosesser i profesjonelle applikasjoner.
På 1960-tallet populariserte introduksjonen av lydkassetten, først for en diktafon, prosessen. Det gjør innspillingen tilgjengelig for allmennheten.
Introduksjonen av Sony i 1979 av sin Walkman , den første walkman , som gjør det mulig å lytte individuelt til musikk som er spilt inn på kassett overalt, akselererer utviklingen av lydkassetten.
Bruken av kassetten som medium for musikk drar nytte av mange kvalitative forbedringer av magnetbåndet. Ferromagnetisk oksid erstattes av krom-bi-oksid, ferro-krom, kobolt, ned til rent metall for å forbedre de tekniske egenskapene på bekostning av en transformasjon av innspillingsenheter, som det raskt finnes versjoner av. teip. Mekanikken til denne studeres også for å tillate en jevn og lydløs bevegelse av bandet. Dolby støyreduksjonskretser har siden oppfinnelsen utstyrt de fleste båndopptakere og musikkassettspillere . De mest effektive båndopptakere fra forrige generasjon hadde dermed Dolby A, Dolby B, Dolby C, Dolby S, Dolby HX-Pro samt flere spesifikke diskantbehandlingskretser (hvis reproduksjon alltid har vært det svake punktet i musikkassetten på grunn av kjørehastighet åtte ganger saktere enn for de beste profesjonelle båndopptakere).
Digital / IT-støtteDet var på midten av 1970-tallet at digital stereoopptak ble tilgjengelig . Dette vil i utgangspunktet bare brukes av profesjonelle studioer . I 1979 tilbød Sony en maskin som kunne ta opp digital lyd på videokassetter med roterende hoder (PCM-1600). Dette formatet utnytter av video båndbredde ; å dele den digitale lydstrømmen i segmenter som tilsvarer et videobilde, bestemmer samplingsfrekvensen på 44.100 Hz som ble tatt i bruk på CDen utviklet av Sony og Philips . Tidlig i 1982, selger Sony formatet DASH (i) (Digital Audio Stasjonære direktør) og hans første innspilling flerspors PCM 3324. Påmeldingsskjema for lydfiler ( Audio-fil ) sprer seg rundt XXI th århundre.
Den fallende prisen på datamaskinens lagringsvolum gjør at harddiskopptak først kan ta opp lyd behandlet som alle andre typer data . Utviklingen av flashminner gjør det mulig å generalisere digitale musikkspillere, noe som gjør det mulig å lytte til opptak i mp3- format , og deretter bærbare opptakere til rimelige priser for allmennheten.
På slutten av 1990-tallet vil eksplosjonen av hjemmestudioer gjøre det mulig, med en moderat investering, å gjøre opptak etter de samme prinsippene som profesjonelle studioer: multitrack-opptakere ( Portastudio ), CD-brennere, digitale stereo-roterende hodetopptakere (DAT, Digital lydbånd ), digitale mini- diskopptakere , direkte-til-plate-opptak (direkte til harddisk) med en personlig datamaskin, etc.
Teoretikere til lydopptak nærmer seg det på to motstridende måter:
Et lydopptak krever minst en mikrofon, eller et par mikrofoner for stereofonisk lydopptak .
Egenskapene til mikrofonen (e) er av største betydning. Et godt opptak kan ikke gjøres hvis mikrofonen i utgangspunktet gir et signal som feiltolker lydfeltet. I tillegg til kvalitetskriterier, som ofte resulterer i en høy pris, er en mikrofontype generelt mer egnet for hver bruk. Direktiviteten, størrelsen på kapselen, prinsippet om transduksjonsledning, for lik kvalitet, til forskjellige egenskaper. En mikrofon eller et par mikrofoner er ikke nødvendigvis det beste for alle typer lydfelt.
Lydopptakeren må også finne riktig plassering av mikrofonene, og visse opptaksforhold er ofte kilden til ekte hodepine.
StereoparetI den strengeste naturalistiske innspillingsstilen passer to stereofoniske spor til to mikrofoner, og det er det. De kan være så nærme som mulig, eller litt langt fra hverandre.
Par stereolydopptak + hjelpemikrofonerMens monofonisk lydopptak kan virke ganske enkelt å implementere, er det samme ikke såkalt ”naturlig” stereofonisk lydopptak; det vil si den som bruker en hovedstereofonisk base (to mikrofoner ordnet i par) og flere hjelpemikrofoner hvis formål er å spesifisere visse kilder. En av de største vanskelighetene ligger da i optimal plassering av hovedmomentet, fordi eventuelle feil ikke lenger kan rettes i løpet av etterproduksjonsfasen. Denne vanskeligheten blir tidoblet når stereofoniske baser multipliseres for å simulere effekten av lydplan. Dessuten, når det gjelder å øke antall hovedkilder (nærhetslydopptak), kommer andre fenomener til spill. Faktisk, jo mer antall mikrofoner økes, desto mer oppstår faserotasjonsproblemer når de blandes. På den annen side endrer det å bringe en kilde nærmere en sensor frekvensresponskurven: dette kalles nærhetseffekten som har en tendens til å forsterke de lave frekvensene; desto mer markert ettersom mikrofonen er retningsbestemt. Når det gjelder å spille inn et orkester , kan for eksempel plassering av mikrofonene og deretter doseringene på nivået av mikseren kreve timer med forberedelse og testing, som ikke kan spares selv under et multisporopptak, slik at du kan spille inn hvert instrument individuelt og utfør miksen senere. Dette kalles etterblanding for redigering eller etterproduksjon.
Stereofonisk lydopptak med et kunstig hode er basert på prinsippet om å ta opp lydene som faktisk når øret. Et gips- eller plasthode er utstyrt med mikrofoner på stedet for ørene. Så streng som prinsippet virker, gir det bare gode resultater når du lytter gjennom hodetelefoner.
Opptak med et kunstig hode reduserer ikke veldig bra til monofonisk lyd på grunn av faseforskjellen mellom signalene som kommer til de to kanalene.
Gradvis bytter de klassiske etikettene til lydopptak med flere mikrofoner, som utvikler seg enda mer med utseendet til multitrack-opptakere. Teknikken blir todelt: på den ene siden mikrofoner nær hverandre (tett) og over, forskjellige varianter av såkalt klassisk lydopptak. The Decca treet er en av de mest populære teknikkene rundt om i verden, spesielt siden forekomsten av flerkanalsystemer i det offentlige.
Elektroniske enheter gjør det mulig å simulere mellomrom fra opptak av mikrofoner i nærheten som ikke har nok etterklang, og redigering , assistert av andre elektroniske enheter , gjør det mulig å koble opptak gjort på forskjellige tidspunkter.
Å ta lyd utendørs gir flere begrensninger, spesielt knyttet til parasittstøy og uønskede etterklang.
Lydopptakeren må ta hensyn til hjernens selektivitet når du lytter , som har det spesielle å forsømme fremmede lyder, for eksempel under en samtale på et støyende sted . En akseptabel eller til og med behagelig etterklang i naturlig lytting fordi lytteren skiller lyden som interesserer ham ved sin retning, blir urovekkende i opptaket, fordi den smelter sammen med den nyttige lyden. En støy som endrer seg gradvis, for eksempel et kjøretøy som passerer, forstyrrer ikke live, men den vil fremheve et kutt som ville være nødvendig i opptaket av lyden av primær interesse.
For å registrere fjerne lyder kan vi bruke "hagle" -mikrofoner som gjennom et system med interferens mellom lyder som kommer fra fronten og de som kommer fra siden, avbryter eller demper sistnevnte. Et jevnere resultat oppnås med kardioidmikrofoner i fokus for parabolske reflektorer , på bekostning av større bulk. I begge metodene gjelder direktivet middels og høy frekvens. Disse frekvensene er de som gir den talte menneskelige stemmen sin tilstedeværelse; de er hovedkomponentene i en fuglesang. Noen kan ta opp slik lyd opp til en avstand på 500 m .
Decca Tree | Effektene av vind på mikrofoner kan reduseres av eksplosjonsenheter som kalles frontruter . Jo mer retningsbestemt en mikrofon, jo mer følsom er den for vind. En frontrute kan være laget av et enkelt plastskum; For mer effektivitet brukes en ytre konvolutt i en viss avstand fra mikrofonen. Hår rundt denne konvolutten bremser gradvis luftstrømmen og forhindrer at regndråper ringer på frontruten.
I tilfelle av et analogt opptak som for et digitalt opptak , introduserer transformering av en lydbølge til en elektrisk, deretter mekanisk eller magnetisk størrelse som kan registreres, eller til datamaskindata , tekniske begrensninger og begrensninger på grunn av opptaksmetoder.
Alle enheter, mekaniske og elektriske, produserer støy mens de er i drift. De bevegelige delene av mekanikken vibrerer, lesetipsene på skivene gnir seg mot sporet, de elektroniske komponentene, til og med en enkel leder, gir lav støy. I tillegg til disse kretsspesifikke lydene, er det forskjellige forstyrrelser utenfra.
Et godt designet system har lite støy, lav ruhet og lite svingninger .
Bakgrunnsstøyen til et system blir vanligvis evaluert ved å observere signalet ved utgangen mens det ikke blir presentert noe signal ved inngangen. Mer nøyaktig kan vi på inngangen presentere et signal som bare er målbart på utgangen, og utlede bakgrunnsstøyen fra det som er på utgangen. Med denne mer realistiske testen, siden bakgrunnsstøyen i praksis bare forstyrrer tilstedeværelsen av et signal, tas det i betraktning at et system ikke nødvendigvis er lineært på lavt nivå, og at det kan utformes for å undertrykke utgangssignalet under en viss inngangssignalterskel.
Alle enheter og systemer som jobber sammen for å ta opp og reprodusere lyd, modifiserer utilsiktet signalet. Denne endringen kalles forvrengning .
Det er to typer forvrengning:
Begge typer forvrengning eksisterer sammen i enheter. de samhandler på ganske komplekse måter, slik at enkle evalueringer, med rene toner, ikke nødvendigvis gir et resultat som gjenspeiler tester der lytterens mening blir spurt.
I digital opptak produserer intermodulasjonsproduktet mellom samplingsfrekvensen og signalet en ikke-lineær forvrengning kalt aliasing .
For å evaluere et lydopptakssystem prøver vi å eliminere forvrengningene på grunn av pick-up og reproduksjonssystemer: mikrofoner, forsterkere, høyttalere.
"Dynamikken" eller det dynamiske området til et opptakssystem refererer til forholdet mellom minimum og maksimum amplituder som systemet kan eller ordentlig registrerer og reproduserer. Dette forholdet kan ikke overstige det elementet der det er svakest, fra mikrofonen som konverterer lyd til et elektrisk signal, til høyttaleren som konverterer signalet til lyd, passerer gjennom forsterkerne og støtter opptak, disk, magnetbånd , datamaskin osv. Det påvirkes av tilpasningene mellom suksessive ledd i kjeden.
Dynamikken etableres i forhold til signalkvalitetskonvensjoner . Maksimumsnivået er når signalet når et forvrengningsnivå definert som grensen; minimumsnivået er der bakgrunnsstøyen forstyrrer oppfatningen av signalet. Generelt likestiller forretningsdokumenter "dynamikk" med Signal / Noise Ratio .
signal / støy-forhold avhengig av opptaksmetoden:Analoge opptak lider av manglene i mekanikken som de er bygget rundt:
Disse egenskapene gir opphav til målinger.
Et digitalt signal karakteriseres først av sin bithastighet (antall biter per sekund), det vil si produktet av samplingsfrekvensen med antall biter per prøve.
I informasjonsteoretiske termer kan et signal være like godt beskrevet av en hvilken som helst kombinasjon av samplingshastighet og antall biter av det samme produktet, forutsatt at samplingshastigheten er større enn det dobbelte av den høyeste frekvensen i signalet. I praksis er konvertering imidlertid ikke helt tapsfri; men den digitale hastigheten er en indikator for best mulig kvalitet med et gitt system.
CD | DVD | Super Audio CD | best eksisterende | |
---|---|---|---|---|
Bruk | spredning | spredning | spredning | produksjon |
Prøvetakingsfrekvens | 44,1 kHz | 48 kHz | 2822,4 kHz | 192 kHz |
Antall biter | 16 bit × 2 | 16 bits × n | 1 bit × n | 24 bit × n |
Digital flyt | 705 600 × 2 | 768 000 × n | 2.822.400 × n | 4.608.000 × n |
Datakomprimeringsmetoder reduserer den digitale gjennomstrømningen.
PrøvetakingDen prøve er å kutte den lydinformasjon som ankommer i form elektrisk analog ved regelmessige tidsintervaller. Samplingsfrekvensen eller frekvensen er antall prøver per sekund. De samplingsteoremet fastslår at for å representere signalet på riktig måte, må samplingsfrekvensen være større enn to ganger den høyeste frekvens som finnes i signalet. De hørbare frekvensene anses generelt å være mellom 20 Hz og 20 000 Hz . En liten margin er nødvendig for å tilstrekkelig filtrere ut frekvenser over 20 kHz som ville være i signalet.
KvantifiseringDen kvantisering innebærer å redusere verdien av prøven oppnås ved sampling av en av verdier tatt fra en liste med mulige verdier. Et heltall kan representere denne verdien. Med unntak av kvantiseringen av et signal som representerer tale (se A-lov og µ-lov ), avrunder vi ganske enkelt til nærmeste verdi i en skala med jevne mellomrom.
Forskjellen som ble forlatt på tidspunktet for denne avrundingen, utgjør en støy som ved rekonstruksjonen legges til det analoge signalet.
For et signal som er kvantisert på n biter, er den effektive verdien av kvantiseringsstøyen, sammenlignet med den for et sinusformet signal i full skala, enten i desibel 6 × n + 1,8, noe som gir 98 dB for 16 biter . Men denne støyen er faktisk en forvrengning , fordi den avhenger av signalet (vi sier at det er korrelert med signalet. Vi unngår denne feilen ved å legge til signalet en støy som kalles dith (et ord som betyr bekymring ), som vil være mindre irriterende, og desto mindre hørbar ettersom man har tatt hensyn til at høyfrekvenser dominerer, som øret er mindre følsomt for.
I lydopptakskjeden er bakgrunnsstøyen til mikrofonene generelt høyere enn kvantiseringsstøyen.
FlytkomprimeringOpptak av lyder er ment for lyttere. Denne essensielle egenskapen gjør det mulig å begrense mengden overført informasjon.