Zdroje signálu

Mikrofony

Abychom byli schopni zaznamenat zvuk (řeč, zpěv, akustické nástroje, zvuk reproduktoru z kytarového komba…), potřebujeme jej nějak sejmout a přenést do vstupu zvukové karty (audio interface) a do našeho projektu.

K tomu slouží mikrofon – zařízení, které snímá změny akustického tlaku a mění je na odpovídající elektrický signál. Existuje několik druhů, které mají svoje výhody i nevýhody, pro začátek bude stačit popis dvou nejpoužívanějších typů:

Dynamické mikrofony:

Konstrukčně jsou poměrně jednoduché. Membrána, která zachycuje změny akustického tlaku, je spojena s cívkou, která se pohybuje v magnetickém poli. V cívce vzniká elektromagnetickou indukcí odpovídající elektrické napětí a to se pak kabelem přenáší na vstup zvukového zařízení. Výhodou je schopnost zpracovat velký akustický tlak, mechanická odolnost a univerzálnost. Nevýhodou je menší citlivost, menší a nevyrovnaný kmitočtový rozsah a tím také menší schopnost snímat jemné detaily ve zvuku. Pro tyto vlastnosti jsou nejčastěji používány pro živá vystoupení, ale dobrou službu udělají i v nepříliš dobře akusticky upraveném studiu, kdy vás ruší okolní hluk od sousedů nebo z ulice.
Nejznámějšími typy jsou Shure SM58 (pro zpěv) a Shure SM57 (pro kytarové aparatury, ale lze jej použít i univerzálně) a chybu s nimi určitě neuděláte. Pozor na podezřele levné inzeráty, Aliexpres a Ebay – jedná se o levné čínské kopie!
Další prověřené značky jsou AKG (D5), Sennheiser (e835), Audix (OM2), Lewitt (MTP550) nebo Se Electronics (V7). Pokud máte opravdu hluboko do kapsy, pak Samson (Q4), Behringer (XM8500), Soundking (EH002)…

Hodí se např. na rockový zpěv, pro kytarové aparatury, hlasitější nástroje typu housle apod. Do domácího studia tenhle typ zvolte, pokud jste například metalový zpěvák. A nebo pokud již máte dynamický mikrofon ve zkušebně, kde hrajete s kapelou.

Kondenzátorové mikrofony:

Na tenkou kovovou membránu, umístěnou v elektrickém poli, dopadá akustický tlak. V rytmu změny kapacity v elektrickém poli se mění i elektrické napětí na výstupu ze snímací kapsle. Nevýhodou je nutnost externího, tzv. fantomového napájení. Dnes jej najdete snad na všech zvukových kartách i levných mixážních pultech (vždy si to před nákupem ověřte!), takže by to neměl být problém. Jedná se o 48V stejnosměrných. Další nevýhodou je menší mechanická odolnost. Tyto nevýhody jsou ovšem vyváženy větší citlivostí, hloubkou náběru (ochotně nahrají i plačící dítě od sousedů…) a vyrovnaným a širokým kmitočtovým rozsahem a pokud uvažujete zatím o jediném mikrofonu pro domácí studio, vydejte se touto cestou. Hodí se pro řeč, zpěv a tišší akustické nástroje, např. pro akustickou kytaru.

Někdy narazíte na USB kondenzátorový mikrofon – ten do domácího studia nedoporučuji. Obsahuje v sobě již zabudovanou zvukovou kartu a tím pádem nemůžete zároveň s ním nahrávat i jiné nástroje nebo zpěvy. Hodí se ale například na podcasty, pokud chcete nahrávat pouze řeč a nic jiného neřešíte.

Nejznámějším typem je jistě Neumann U87, léty prověřený profesionály, ovšem s cenovkou něco přes 60.000 Kč jako první kousek do domácího studia asi příliš vhodný nebude a i kdybyste na něj měli, jeho výhod v panelákové ložnici určitě nevyužijete a jsou to vyhozené peníze. Pořiďte si jeden velkomembránový studiový mikrofon, dívejte se po značkách Rode (NT1a), Audio-Technica (AT2020), Oktava (MK319), AKG (P120), Lewitt (LCT240) a nebo levnější MXL (990, V67), Behringer (C1, C3), Samson (C01, C03) nebo Apex (435B). Cenově zajímavou volbou může být i „the t-bone“ SC400. Značka německého hudebního e-shopu thomann.de, který dodává i do ČR.

Kvůli vysoké citlivosti kondenzátorových mikrofonů budete potřebovat další drobnosti:

a) Košík neboli „pavouka“ – pružná konstrukce, do které umístíte mikrofon a pak jej umístíte na mikrofonní stojan.

b) Síťku před mikrofon (pop filtr) – připevní se ke stojanu asi 10 cm před mikrofon. Zabraňuje zdůraznění „retnic“ – vyslovené hlásky jako „b“, „p“ nebo „t“ by bez ní zněly jako výstřel z děla.

Někdy bývá košík, případně i pop-filtr, součástí balení mikrofonu.

Budete potřebovat stojan a také kabel. Kabel používejte vždy XLR(F) – XLR(M), pro oba typy mikrofonů.

Dívejte se také po „směrové charakteristice“ mikrofonů. Nejčastější je kardoidní, ve tvaru obráceného srdce a to u obou typů. Nejcitlivější je přímo zepředu, méně pak z boků, zezadu téměř vůbec. Pokud váháte, zvolte tuhle.
Hyperkardoidní jsou citlivé pouze přímo zepředu, zatímco z boků a zezadu neberou skoro vůbec. Hodí se především na živá vystoupení rockových kapel, protože jsou velmi málo náchylné ke zpětné vazbě (nežádoucí pískání). Nevýhodou je však nárok na zpěváka, aby důsledně zpíval přímo rovně do „bambule“, jinak jej nebude slyšet.

U kondenzátorových je někdy směrová charakteristika volitelná. Kardoidní, kulová (všesměrová) nebo osmičková, to ale v začátcích řešit nejspíš vůbec nebudete.

U kondenzátorových mikrofonů také dávejte pozor na to, kde je membrána, abyste do něj zpívali skutečně zepředu. Poznáte to podle umístění loga firmy, nebo tam, kde přes mřížku vidíte kruhový útvar membrány.

Je běžné, že studia bývají vybaveny několika různými mikrofony a zvukař je volí podle konkrétní situace.

Pokud je však vaším cílem tvořit elektronickou ambientní hudbu, mikrofon možná nebudete potřebovat vůbec…

Monitorování při záznamu

Na stránkách www.fader.cz zveřejnil Pavel Kappler (v hudebních diskusích je znám pod přezdívkou „Pavlii“) výborný článek na téma „Monitorování při záznamu„. Rozhodně doporučuji.

Digitální záznam (3)

Zjednodušeně si zkusíme popsat princip digitálního záznamu na obrázku. Pokud si z fyziky pamatujete k čemu slouží osciloskop, nebo máte s tímto přístrojem praxi, nic nového to pro vás nebude.

Naše křivka znázorňuje nějaký obecný audio signál, vzdáleně připomínající sinusovku, ale může to být skutečně cokoli. Zpěv, hudební nástroj, celá kapela, ale i libovolný jiný zvuk nebo hluk. Důležité! Tohle si stále připomínejte, ať si později uvědomíte rozdíl mezi „audio“ a „MIDI“ stopou. Toto je „audio“:

Vodorovná osa pro nás znamená čas. Ono „rozsekání na kousíčky“. Kolik kousíčků za sekundu zaznamenáme, taková je pak vzorkovací frekvence (= vzorkovací kmitočet). Obvyklá hodnota je 44,1kHz, tedy 44100 kousíčků za sekundu (Jiné hodnoty jsou možné a zmíním se o nich později). Je to dvojnásobek slyšitelného spektra a něco málo navíc. Čtyřicet tisíc svislých čar byste asi neviděli, takže je obrázek hodně zjednodušený. Zaznamenaný signál převedený na data (každý sloupec znamená 1/44100 sekundy):

Svislá osa nám vyjadřuje úroveň signálu. Konkrétní jednotka pro nás teď není důležitá, může to být třeba napětí na vstupu zvukové karty. Kolik různých úrovní jsme schopni zaznamenat nám vyjadřuje bitové rozlišení, zpravidla 16 nebo 24 bitů. Pozor, to neznamená 16 a 24 hodnot! Ale dvě na šestnáctou (65 536) nebo dvě na čtyřiadvacátou (16 777 216) různých úrovní signálu a právě tolik by bylo vodorovných čar v našem grafu. Což jsem samozřejmě z praktických důvodů poněkud zredukoval.

Pokud už začínáte chápat, všimnete si určitě jedné nedokonalosti. Zaznamenaný signál je kostrbatý, jakoby složený z kostiček. Ano, to je jedna z nevýhod digitálu oproti analogu. Záznam není dokonalý. Ovšem tato nedokonalost je značně eliminována jednak velmi hustým a častým vzorkováním (naše známé 16 nebo 24 bitů a 44,1kHz) a také filtrací – elektronickými obvody, které mají za úkol tyto kostičky „zakulatit“, aby se výsledná křivka co nejvíce blížila původnímu signálu. V praxi tento rozdíl sluchem nepoznáte.

Takový přibližný převod se někdy nazývá „aproximace“, což by se dalo česky vyjádřit jako „zpřibližnění“. Nebo spíše jako „přibližné, ale co nejpodobnější originálu v rámci daných možností“.

P.S. – Příklad se „schodečky“ berte jen pro ilustraci, ve skutečnosti je to poněkud složitější, zde jde skutečně jen o nastínění prncipu. Elektroinženýr by mi to tu rozcupoval…

(Předchozí díl)

Digitální záznam (2)

Výrobci zvukových rozhraní se snaží samozřejmě nevýhodu malé přebuditelnosti A/D převodníků nějak omezit. Na vstupu zvukové karty lze použít například limiter – obvod, který má za úkol si slabých a středních signálů „nevšímat“, ale příliš silné signály ztlumit tak, aby nedošlo k přebuzení. Jako vždy to má i své nevýhody – přicházíme tak o dynamiku, tedy o přirozený rozdíl mezi tichými a hlasitými pasážemi skladby. U rockové, popové nebo elektronické hudby to však není tak kritické.

Hůře jsou na tom například klasika nebo jazz. Na pomoc přichází zmíněné zvýšení počtu zaznamenatelných hodnot z šestnácti bitů na 24. Teď máme k dispozici 24 bitů, dvě na čtyřiadvacátou = 16 777 215 hodnot! (a nulu). To už je pěkné. Zvětšil se nám tím podstatně tzv. „dynamický rozsah“. Tedy máme možnost zaznamenat velký rozdíl mezi tichou a hlasitou pasáží skladby.

Aby byl záznam kvalitní, převodník musí být lineární, mít minimální vlastní šum atd… to má na starosti výrobce. Jak se mu to povedlo, je pak obvykle vyjádřeno cenovkou zvukové karty v obchodě.

Kromě dynamického rozsahu, tj. „kolik to má bitů“ musíme brát v úvahu další údaj. A tím je „Vzorkovací frekvence“ (nebo vzorkovací kmitočet, to je totéž).

Abychom mohli něco nahrávat, tak kromě úrovně signálu potřebujeme i nějakou časovou orientaci. Analogový záznam se ukládá průběžně – pořád a furt, dokud se točí magnetofon nebo váleček fonografu. Digitální záznam musíme ukládat po kouskách – udělat z něj tu řadu čísel, kterou pak můžeme uložit například na pevný disk počítače. A to uděláme tak, že signál vstupující do zvukové karty dostatečně často rozsekáme na kousíčky a ty kousíčky pak uložíme do souboru (stopy, písničky…) hned za sebe. Kolik je „dostatečně často“? Tady záleží na tom, jak vysokou frekvenci chceme zaznamenávat. A u hudby, resp. zvuku, vycházíme z vlastností lidského sluchu. Obvykle se udává, že zdravý člověk slyší frekvence od 20Hz do 16kHz (dvacet hertzů až šestnáct kilohertzů = dvacet kmitů za sekundu až šestnáct tisíc kmitů za sekundu), někdy se uvádí až 20kHz. Takže potřebujeme zaznamenat až 20kHz. Nízké frekvence jsou v pohodě, tam je času dost…

(předchozí díl) (pokračování)

Digitální záznam (1)

Výhodou digitálního záznamu je, že jej můžeme uložit téměř kamkoliv, kam je možno ukládat data a záznam bude vždy identický. Třeba na harddisk, flash disk, CD, DVD a kdybychom měli dostatečně velký děrný štítek a dost rychlou čtečku, tak třeba i na něj…

Další veilkou výhodou je možnost tzv. „nedestruktivní editace“. Při práci ve studiu, po nezdařené mixáži, střihu a podobně máme možnost (pokud si ji úmyslně nevypneme nebo neztratíme zálohy) se vrátit zpět k původnímu nahranému materiálu beze změn a my nepřijdeme o hodiny práce při nahrávání.

A v neposledí řadě, tedy zejména pro práci ve studiu, ať už domácím nebo profesionálním – digitalizace úžasně šetří místo a vlastně i čas. Skoro všechno se může odehrávat uvnitř počítače, vše se dá virtualizovat. Nepotřebujete mnohastopý magnetofon (a s ním drahé pásky a velmi náročnou údržbu), hradby efektových zařízení a podobně.

Nevýhodou je pak technická složitost samotného převodu. Huba a vlastně jakýkoliv zvuk je z principu analogový. Zvuk je tlak vzduchu, rytmicky se měnící přímo úměrně síle vyluzovaného zvuku. Po sejmutí mikrofonem (u kytary snímačem atd…) jej musíme převést do tvaru, kterému bude počítač rozumět. Počítač „rozumí“ pouze dvěma číslům. Nule a jedničce. Všechno co se v něm odehrává je jen interpretací těchto dvou hodnot a jejich kombinací. Jen je jich tolik a je to tak rychlé, že to nevnímáme.

Z principu fungování počítačů pak vyplývá velmi špatná odolnost A/D převodníků (zvukových karet, audio rozhraní) vůči přebuzení. Pokud jste nahrávali na pásek a ručička indikátoru nahrávání sem tam kmitla do „červené“, ani to moc nevadilo. Mírné přebuzení ani nebylo poznat. Naopak se někdy takto nahrávalo i úmyslně, aby nahrávka měla větší „šťávu“. Docházelo k takzvané „měkké“ limitaci.

U digitálu je to jinak. Počítač ukládá čísla a jejich maximální hodnota je prostě konečná. Víc už nejde. Máte-li šestnáctibitový převodník (dnes je už ve zvukových kartách běžnějších 24 bitů) tak 16 bitů znamená přesně číslo 65535. Což je „dvě na šestnáctou mínus jedna“. (Proč je tam ta mínus jedna? Protože nula je také hodnota, která se počítá!). Převodník dokáže rozpoznat 65536 úrovní zvuku (včetně té nuly). Ani o jednu víc.

Pokud se pokusíte uložit víc, převodník vyšší hodnotu prostě odřízne. V nahrávce pak slyšíme lupanec, pokud takových míst máte v nahrávce víc, pak nahrávka chrčí a praská. A hotovo. Nelze s tím nic dělat, než ji nahrát znovu se správnou vstupní úrovní!

(pokračování)

Začátečnický evergreen: hledám program na odstranění hlasu zpěváka.

Nejde to! Prostě ne. Nic s tím nenaděláte. Programy, které o sobě tvrdí, že to dokážou, jsou buď kompletně podvod a nebo něco přece jen dokážou, ale výsledek je hodně diskutabilní a ve finále vlastně nepoužitelný.

V první řadě si uvědomte, co vlastně chcete. Máte hotovu smíchanou stereofonní nahrávku. Dvě stopy – levou a pravou – a v těch je smícháno všechno. Vnímejte slovo „smícháno“. Jak byste to chtěli zpátky „odmíchat“? Spíše teoretická možnost je, a na podobném principu fungují ty existující programy, hlas zpěváka fázově otočit a přičíst k původnímu hlasu a to jen za předpokladu, že je ve steroobrazu přesně uprostřed a nejsou na něm žádné efekty (stereo echo, reverb apod…), což není splněno téměř nikdy. A ani tak výsledkem nebude čistý zvuk kapely bez zpěváka, ale zkreslená, vrzající a šumící a ještě k tomu monofonní stopa na jejímž pozadí hlas pořád trochu uslyšíte. A navíc to není jednoduché udělat.

Takže jaké máte možnosti?

1) sehnat někde nahrávku pro „karaoke“, se štěstím i zdarma, ale spíš placenou (cca 50-100Kč za skladbu), kterou nahrál ve studiu někdo jiný. Například na https://www.karaoke-version.com/ . Někdy je možno najít karaoke skladbu i na Youtube. Kvalita je ovšem velmi kolísající. Pokud hledáte základy pro českou skladbu, zjistěte, jestli to není jen česky přezpívaný zahraniční originál. Pak budete mít větší šanci najít dobrý podklad. Například: Dan Bárta – „Na nebi svítí“ je původně „Come Home for Christmas“ od Charlese Browna.

2) Výjimečně se dají najít skladby nahrané ze studia po jednotlivých stopách, tzv. stemy. Pak se dají tytyo stopy nahrát do nějakého DAW a hlas zpěváka prostě nepoužít. Takto se na internetu „povalují“ například skladby skupiny Queen.

3) Nahrajete si podklad sami pomocí DAW. Je to složité, zdlouhavé, ale hodně se při tom naučíte.

4) Seženete si skladbu ve formátu MIDI, teřba tady: https://www.midisoubory.cz/ , ale dost se jich dá najít i zdarma, hlavně zahraničních. Velká výhoda je, že si můžete stopy libovolně zapínat a vypínat, přidávat efekty, měnit nastavení hlasitostí a stereobáze… Nevýhoda pak, že MIDI musíte trochu chápat jak funguje a výše uvedené operace si zvládnout udělat v nějakém sekvenceru resp. DAW. A taky chápat, že se jedná jen o SEZNAM PŘÍKAZŮ pro syntezátor a nikoli o záznam zvuku jako takový. A že tedy výsledný zvuk stejného MIDI souboru se může podle kvality přehrávajícího syntezátoru (VSTi nebo třeba Windowsovský Roland GS nebo nějaký externí modul, klávesy…) v různých systémech/počítačích velmi lišit. A z toho vyplývá že syntetický zvuk je někdy dost poznat a skutečnou kapelu ne vždy zcela nahradí.

Analogový vs. digitální záznam

Abychom pochopili, co se v počítači při nahrávání a přehrávání děje, podíváme se ještě na základy a tak trochu do minulosti. I když analogový záznam se stále občas používá a někteří fajnšmekři mu stále dávají přednost před digitálním.

Slovo „analogový“ znamená něco jako „přímo úměrný“. To co zazpíváme do mikrofonu nebo zachytíme do mixážního pultu (například) jen patičně zesílíme a tak jak to leží a běží otiskneme na záznamové médium. Při přehrávání je tomu přesně naopak. Magnetofonový pás je zmagnetován přesně v rytmu zaznamenaného signálu a při přehrávání se tento signál jen sejme z pásu, zesílí a pošle do reproduktorů nebo sluchátek a my slyšíme nahrávku. Gramofonová přenoska se chvejě přesně v rytmu nahraného signálu, který má tvar drážky v desce. Přenoska převede tvar drážky na elektrický signál, který se zesílí tak, aby byl slyšitelný v reproduktoru.

Analogový systém má oproti digitálnímu i některé výhody. Analogové zařízení je v principu velmi jednoduché. Údajně první analogový záznam Thomase Alvy Edisona proběhl dokonce bez zesilovače. Do otáčejícího se voskového válečku jehla zaznamenala akustický tlak z mikrofonu a ten se pak zpětně přehrál jehlou projíždějící vyrytou drážkou ve vosku napojenou na reproduktor. Ten vychyloval membránu podle tvaru drážky a bylo slabě slyšet záznam hlasu. Vlastně bych ani neměl psát, že záznam byl analogový, ale spíš čistě mechanický.

Nevýhody analogového záznamu jsou například nemožnost kopírování beze ztrát. Kopie gramofonové desky na magnetofon přidává šum a zvětšuje zkreslení nahrávky. Magnetofonový záznam časem degraduje vlivem změn magnetického materiálu pásky, gramofonová deska se častým přehráváním opotřebovává a pak více praská a šumí… Digitální záznam je v tomto naopak naprosto dokonalý – to, co digitálně zaznamenáme a pak zkopírujeme, je úplně stejné. To je ovšem zase nevýhoda pro ochranu autorských děl. Proč by někdo kupoval původní nahrávku, když kopie je identická? Ale filozofování přenechme jiným… Nevýhodou je pak složitost převodu analogového na digitální signál a naopak.