Nahráváme.cz

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.