calle_jr Posted August 4 Share Posted August 4 Noter som spelas på instrument är normalt en komplex sammansättning av toner och övertoner. Här är några enkla exempel; Om vi rekapitulerar hur grundtoner ser ut när de blandas med sina övertoner; En enkel not som spelas på tex en klarinett kan man alltså se som en kombination av en grundton med övertoner. Redan när man kombinerar en not från ett piano med en klarinett och en cello börjar moduleringen bli komplex, även om de spelas med konstant styrka; Då kan man tänka sig hur detta blir när vi kombinerar ett hundratal instrument, vart och ett med sin attack-decay-sustain-release, på olika avstånd, flera mickar och inspelningsrummets inverkan. Trots denna kaosartade blandning klanger är slutresultatet vid varje tidsenhet endast ett värde - ett akustiskt tryck som i mickarna omvandlas till en hastighet i cm/s som omvandlas till en spänning i millivolt och som vid graveringen återigen omvandlas till en hastighet i cm/s. Spårmönstret på en LP är resultatet av den modulering man skapar utifrån det inspelade ljudet. Spårmönstret utgörs av hastighetsvariationer i LPns plan och djup. Moduleringen görs genom att ett skärverktyg rör sig med en vinkel som varierar i förhållande till skivans rotation. Vinylium SC-99 skärhuvud som graverar moduleringen lateralt och vertikalt tvärs rotationsriktningen. [källa: illusionofsound] Ju brantare vinkel, desto högre moduleringshastighet. En audiosignal karakteriseras av amplitud och frekvens, och moduleringshastigheten styr både amplitud och frekvens. Audiosignalens amplitud översätts till amplitud i spårmoduleringen, medan dess frekvens översätts till förändringstakten i spårmoduleringen. Gravyrhuvudet (eng. cutting head) används dels som ett konstant-hastighets-verktyg, dvs det varierar enbart amplituden och graverar med konstant hastighet. Om man utgår från en frekvens f1 och en amplitud A1 och ska gravera en dubbelt så hög frekvens f2=2f1, så halverar man amplituden till A2=A1/2, vilket kan illustreras med följande figur: Inspelning med konstant hastighet. [källa: audioregenesis.com] Men, gravyrhuvudet används också som ett konstant-amplitud-verktyg, dvs det varierar enbart frekvens och graverar med konstant amplitud: Inspelning med konstant amplitud. Det som graveras i spåret är ju en kurvatur som i varje ögonblick har en viss förskjutning (amplitud A) i förhållande till ett nolläge. Om man graverar en ton med samma nivå så kommer förskjutningen pendla mellan +A och -A i en cykel som motsvarar tonens frekvens. Förskjutningen ändras enligt denna cykel varje tidsenhet. Amplitudändring per tidsenhet är det samma som hastighet. Matematiskt är förstaderivatan av förskjutning detsamma som hastighet, och andraderivatan av förskjutning är acceleration. Man kan på så sätt se sambanden mellan amplitud, hastighet och acceleration för olika vågformer om man känner till den matematiska beskrivningen för en av dem. En ren 1kHz-ton utan övertoner, dvs amplituden är sinus, hastigheten är cosinus, och accelerationen är -sinus: Om man lägger till de 5 första övertonerna med avtagande nivå så börjar amplituden se ut som en triangelvåg, hastigheten blir en fyrkantvåg, och accelerationen blir pulser: Innan signalen skickas till gravyrhuvudet har den riaa-modifierats, vilket innebär att basamplituder kan göras motsv 20dB lägre och diskantamplituder 20dB högre, allt enligt riaa-kurvan (se avsnitt 9 samt nedan). Riaa-modifieringen medför att man använder konstant-hastighets-modulering upp till 50Hz samt mellan 500 och 2122Hz. Mellan 50 och 500Hz samt över 2122Hz används konstant-amplitud-modulering. Detta är grundprinciperna för modulering. Därutöver har graveringselektroniken vidareutvecklats så att en inspelning kan analyseras och optimeras. Man utnyttjar då spårutrymmet maximalt genom att variera hastigheten och/eller amplituden (inom riaa-kurvans brytfrekvenser) för att ge mesta möjliga dynamik för en LP-sida. Ett exempel på en mycket väl optimerad gravering är I've Got The Music In Me med Thelma Houston & Pressure Cooker, Sheffield Lab LAB-2. Denna direktgraverade LP sägs vara inspelad med hastigheten 40cm/s. Thelma Houston & Pressure Cooker, Sheffield Lab LAB-2. Men vad är egentligen modulering på en LP? Som beskrevs översiktligt i avsnitt 2 så är en pickup inget mer än en enkel dynamo. Om u [V] är den inducerade spänningen, [Vs] är det magnetiska flödet och n antalet lindningar på spolen, så gäller att spänningen är flödesändringen per tidsenhet för varje varv på spolen multiplicerat med antal varv enligt Faraday's induktionslag: och , där det magnetiska flödet är produkten av den magnetiska flödestätheten B [Tesla=Wb/m2=Vs/m2] och lindningstrådens tvärsnittsarea A [m2]. Utspänningen är således direkt kopplad till nålens hastighet i generatorn, så att: Den grundläggande moduleringsmetoden för vinyl är alltså att nålens hastighet är proportionell mot spänningens vågform. Det innebär att när man spelar moduleringen med en pickup så ger det rätt vågform direkt som en elektrisk signal. Detta är en sanning med modifikation, för det krävs en hel rad av hänsynstaganden. Det är inte bara att karva loss från en mix. Som vi sett i avsnitt 2 så får inspelad hastighet inte vara större än spårhastigheten eftersom skärverktyget då skär sönder sitt eget spår. I basen måste man begränsa amplituden (och därmed hastigheten) för att få in tillräckligt med speltid, och i toppen måste krökningsradien (och därmed hastigheten) vara mindre än nålslipningens radie. Även Riaa-korrektion, som beskrevs i avsnitt 9, är en modifiering som innebär att signalen måste bearbetas innan den förstärks. Ett omodulerat spår har en max spårbredd 80µm (enligt EIA Standard RS-211-A). Minsta spårbredd för att förhindra urspårning vid maximal uppåthastighet är 25µm, vilket ger möjlig variation 80-25=55µm. Spårdjupet är halva spårbredden, så amplituden för spårdjup ska ligga inom 40+/-28µm. Vertikal modulering (VM) följer signalens frekvens och amplitud i vertikalplanet med konstant spåravstånd. Denna gravering används inte enskilt längre. Lateral modulering (LM) följer signalens frekvens och amplitud i horisontalplanet med konstant spårdjup. Denna gravering används enskilt men bara vid monogravering. Flankmodulering (FM) följer signalens frekvens och amplitud genom att variera både spåravstånd och spårdjup, och är den metod som används idag vid stereogravering. Om vänster och höger kanal är i fas, så skär verktyget enbart lateralt. Vid 180grader fasskillnad (vä och hö kanal i motfas) skär verktyget enbart vertikalt. Ju större fasskillnad desto mer vertikalmodulering, och ju mer mono desto mer lateralmodulering. Om moduleringen är 45o resp -45o, så kommer endast höger resp vänster spole att generera output. Följande animering sammanfattar grundfallen för modulering: Några grundfall vid modulering: 1 Modulering vänster kanal. 2 Modulering höger kanal. 3 Lateral modulering. 4 Vertikal modulering. Eftersom bas kräver störst spåryta ( ) så graverar man efter riaa-kurvan som sänker basen med 20dB och höjer diskanten med 20dB (skillnad i spänningsförstärkning 100:1 !). Men, man kan också utnyttja spåren bättre genom att summera basen till mono, vilket innebär att man inte behöver skära så djupt och då kan öka lateral amplitud. Bas är ju inte så riktningskänslig. Om man summerar allt under 100 Hz så har man frigjort lite µm som kan användas till dynamik. I nedanstående spår har vi ritat på ett mikroskopfoto av en LP. Första spåret från vänster är modulerat i både vänster och höger kanal (ser ut som ren lateral modulering). Andra spåret är endast modulerat i höger kanal. Antag att spårhastigheten är 40cm/s och spårbredden är 0.07mm. Då kan man mäta våglängden för den till synes rena tonen i höger kanal. Vi ritar in måtten i figuren och kan se att det ser ut som en ren 4kHz-ton i höger kanal. Geometriskt utseende av graveringen i spår på LP. Mikroskopbild lånad av Scott Hull från Sessionville. Till höger i figuren har vi ritat in hur några andra höga frekvenser skulle kunna se ut om de modulerades på samma sätt. Det är väldigt svårt att urskilja lågfrekvent modulering från foton, eftersom tonernas våglängder är flera cm långa, och bilder på spår är max någon mm. Här ser vi lite tendenser på en 12-tummare av Anna von Hausswolff där hon spelar piporgel; Anna von Hausswolff - Källan (Betatype). .............. Förstoring av spår: Till vänster en samling väl avpassade spår med optimalt spåravstånd. Till höger spår med högfrekvent modulering och höga hastigheter. Bilder: J. Audio Eng. Soc., Vol. 62, No. 7/8, 2014 July/August. JJ Golden. ............... Till vänster exempel på "kissing grooves", på gränsen att spåren skär i varandra. Till höger ett mycket svårspelat spår som kommer från ett kanonskott i 1812-overtyren. Bilder: J. Audio Eng. Soc., Vol. 62, No. 7/8, 2014 July/August. Cameron Henry och JJ Golden. Som vi sett ovan så moduleras inte vänster och höger kanal, utan en mittsignal och sido- eller differenssignal. Mittsignalen, dvs lateral modulering (LM) utgör den amplitud- och frekvenssammansättning som är lika i båda kanaler (mono). Sidosignalen, dvs vertikal modulering (VM) är en gravering av skillnaden mellan höger och vänster signal. Vänster- och högerkanalerna från mastern matas till mitt- och sidosignaler schematiskt såhär: För att återskapa stereo med samma nivå beräknas signalerna som: Vänster kanal = mitt + sidosignal – 3dB Höger kanal = mitt – sidosignal – 3dB Riaa-kodning och avkodning är en ganska komplex process för att åstadkomma en rak output från phono-förstärkaren. Kodningen (riaa) och avkodningen (anti-riaa eller ariaa) definieras matematiskt av RIAA och DIN 45535/6 och ser ut enligt följande: Uttryckt i dB: Enligt beskrivning tidigare i detta avsnitt så varieras både hastighet och amplitud för att optimera utrymmet på en LP. Men för att kunna jämföra specar för tex pickuper så behövs en konvention för vad som är referensnivå. Konventionen för LP är bestämd utifrån den laterala moduleringshastigheten; 0dB referensnivå skall korrespondera mot en maxhastighet 5cm/s för en 1kHz sinuston. Om man kombinerar detta med riaa-kodning så kan man beräkna 0dB referensnivån som en funktion av frekvens: Referenshastighet för 0dB. Man kan säga att detta är signalen från en LP med vitt brus innan riaakorrigering. Det krävs alltså ca 45cm/s peak moduleringshastighet vid 20kHz, och bara 0.5cm/s vid 50Hz för att få 0dB. ZYX är en av pickuptillverkare som har adresserat just moduleringens inverkan på tidseffekter i pickupens generator. Eftersom lateral modulering är den fasriktiga delen av signalen så bör spolens lindning vara elektriskt symmetrisk kring horisontalplanet. Bilden nedan till vänster är ett vanligt utförande för spolens lindning, men där följer ju faktiskt lindningen den mekaniska antifasen (vertikal modulering). Till vänster en osymmetrisk lindning. Till höger en lindning som är symmetrisk med lateral modulering. Sammanfattningsvis: Allt vi hör i en hifi-anläggning baseras på en enda parameter - hastighet. Den inspelade musiken moduleras och graveras och det enda som läses av i pickupens generator är ett enda värde per tidsenhet, och detta värde är en hastighet. I följande figur ser vi hur stor andel av olika spårhastigheter som Smoke On The Water har modulerats med. Spåret spelades in av Jim Lesurf och delades upp i 0.1sek-bitar, där han kunde läsa av maxhastigheten för varje bit. Antalet bitar i varje hastighet ger en fördelning i ett histogram: Hastighetsfördelning för ett välkänt spår på LPn Machine Head, uttryckt i dB relativt 5cm/s. 20dB motsvarar således 50cm/s. [Källa: Audio Miscellany] Link to comment Share on other sites More sharing options...
Recommended Posts