Teoрия семплироваания

Appearance

Что такое DSP (Digital Signal Processing) ​

«Каждый раз, когда вы двигаете ручку эквалайзера, включаете компрессор или добавляете реверберацию, за этим стоят алгоритмы цифровой обработки сигналов.»

🎯 После этой главы вы сможете ​

  • понять, что такое DSP;
  • узнать, где используется цифровая обработка сигналов;
  • разобраться, как DSP связан с музыкой;
  • подготовиться к изучению FFT, фильтров и эффектов.

Что означает DSP? ​

DSP расшифровывается как

Digital Signal Processing

↓

Цифровая обработка сигналов.

Проще говоря, DSP — это раздел науки и инженерии, который изучает способы изменения цифровых сигналов с помощью математических алгоритмов.

Что такое сигнал? ​

Сигнал — это любая информация, изменяющаяся во времени.

Например:

  • звук;
  • изображение;
  • видео;
  • радиосигнал;
  • данные с датчиков;
  • электрокардиограмма.

В этой книге нас интересует именно звуковой сигнал.

Вспомним предыдущие главы ​

Мы уже знаем, что после оцифровки звук превращается в последовательность чисел.

Например:

text
0.13
0.24
0.31
0.18
-0.05
-0.22

Для компьютера музыка — это не волны и не ноты.

Это длинный массив чисел.

И задача DSP — изменять этот массив так, чтобы изменился звук.

DSP вокруг нас ​

Практически каждый аудиоплагин использует DSP.

Например:

  • эквалайзер;
  • компрессор;
  • лимитер;
  • ревербератор;
  • дилей;
  • сатуратор;
  • тюнер;
  • шумоподавление;
  • автотюн.

Все они работают с одними и теми же цифровыми семплами.

Как работает DSP? ​

Очень упрощённо процесс выглядит так:

text
Входной сигнал

↓

Алгоритм

↓

Выходной сигнал

Например:

text
Громкость

↓

+6 dB

↓

Более громкий сигнал

или

text
Музыка

↓

Эквалайзер

↓

Изменённый спектр

или

text
Голос

↓

Компрессор

↓

Более ровная динамика

Всё начинается с математики ​

Компьютер не понимает слова:

  • «ярче»;
  • «теплее»;
  • «шире»;
  • «мощнее».

Он понимает только числа.

Когда вы поворачиваете ручку эквалайзера на +3 dB, внутри программы выполняются тысячи математических операций над каждым семплом.

DSP работает в реальном времени ​

Представим проект:

48 kHz

Это означает:

48 000 семплов в секунду.

Если в проекте используется:

  • эквалайзер;
  • компрессор;
  • сатуратор;
  • ревербератор,

то каждый из них обрабатывает все эти семплы.

Получается миллионы математических операций каждую секунду.

Почему DSP настолько быстрый? ​

Современные процессоры умеют выполнять огромное количество вычислений параллельно.

Кроме того, многие алгоритмы оптимизированы таким образом, чтобы выполнять минимально необходимое число операций без потери качества.

Именно поэтому даже домашний компьютер способен в реальном времени воспроизводить десятки дорожек с большим количеством эффектов.

Основные направления DSP ​

В музыкальном производстве цифровую обработку сигналов можно условно разделить на несколько больших групп.

Изменение спектра ​

  • эквалайзеры;
  • фильтры;
  • FFT.

Изменение динамики ​

  • компрессоры;
  • лимитеры;
  • экспандеры;
  • гейты.

Нелинейная обработка ​

  • сатурация;
  • клиппинг;
  • дисторшн;
  • ламповая эмуляция.

Пространственная обработка ​

  • реверберация;
  • дилей;
  • хорус;
  • флэнжер;
  • фейзер.

Анализ сигнала ​

  • анализаторы спектра;
  • измерители громкости;
  • осциллографы;
  • корреляционные метры.

Почему нужно изучать DSP? ​

Многие музыканты прекрасно работают, не зная внутреннего устройства алгоритмов.

Но понимание DSP позволяет:

  • быстрее находить нужный звук;
  • лучше понимать поведение плагинов;
  • избегать распространённых ошибок;
  • принимать осознанные решения при сведении и мастеринге.

Что мы будем изучать дальше? ​

В следующих главах мы разберём практически все основные инструменты цифровой обработки.

Начнём с самого важного.

FFT (Fast Fourier Transform).

Именно FFT позволяет компьютеру увидеть спектр звука и лежит в основе большинства современных анализаторов и эквалайзеров.

Итоги главы ​

✅ DSP — это цифровая обработка сигналов.

✅ Любой аудиоплагин представляет собой DSP-алгоритм.

✅ Компьютер обрабатывает не «звук», а массив чисел.

✅ Практически все современные эффекты основаны на математических преобразованиях.

✅ Понимание DSP помогает осознанно использовать инструменты сведения и мастеринга.

Что дальше? ​

В следующей главе мы познакомимся с одной из самых важных идей современной обработки сигналов — преобразованием Фурье.

Мы узнаем:

  • почему любой звук можно представить как сумму синусоид;
  • кто такой Фурье;
  • как появился спектральный анализ;
  • почему без этой идеи не существовало бы современных эквалайзеров, анализаторов спектра и большинства аудиоплагинов.