تحلیل موسیقی

امروزه در دنیای موسیقی واژه سمپلر (sampling )را به وضوح می شنویم این واژه مخصوصا برای افرادی که با موسیقی سروکار بیشتری دارند ملموس تر هست و البته در این میان شنودندگان حرفه ای موسیقی (منظور شنوندگانی هستند که به کیفیت موسیقی اهمیت می دهند )نیز این واژه را دائما شنیده اند و با آن سر و کار دارند .

برای روشن شدن مسئله ابتدا باید ببینیم که سمپل کردن در تنکولوژی صوت (مهندسی صوت و رشته های وابسته )به چه معنا است .

سمپل کردن عبارت است «از ظبط دیجیتال یا encoding یک صدا»به عبارت بسیار ساده تبدیل یک صوت به یک داده(DATA ) دیجیتال را سمپل می گویند .به کمک این روش ما امروزه می توانیم در کامپیوتر های شخصی یا ضبط صوت های مجهز به سی دی یا دی وی دی و... موسیقی یا صوت را گوش کنیم . باید به این نکته دقت بسیار کرد که در صنعت دیجیتال در حوزه صوت معایب و فواید زیادی وجود دارد . اما قبل از گفتن معایب و فواید باید مسئله را اندکی علمی تر بررسی کنیم .

اولین گامی که برای درک صحیح سمپلر کردن باید به آن توجه داشته باشیم فرایندی است به نام ADC( ANALOG TO DIGITAL CONVERT) ،این عمل  نخستین عملکردی است  که برای سمپل کردن موسیقی انجام می گیرد به عبارتی  تبدیل یک صدای آنالوگ را به یک کد (رقم) انجام می دهد .  این کار توسط یک پردازنده به نام ADC انجام می گیرد . ADC از یک موج تصویر برداری میکند  و آن را به ارقامی دودوئی(BAINERY ) قابل درک برای سمپلر و اساسا دنیای دیجیتال تبدیل میکند .این تصویر برداری از امواج صوتی به صورت نقطه ای نمونه برداری می شود که به آن SAMPLE RATE  یا نرخ نمونه برداری می گویند . برای مثال یک cd موسیقی نرخ نمونه برداری اش 44100 نقطه در ثانیه است که به صورت 44.1KHz نوشته می شود .(حتما این عدد را در کنار ویا روی برنامه های پخش موسیقی در کامپیوتر خود دیده اید .)برای درک بهتر مخاطبین غیر متخصص باید بگویم که نرخ نمونه برداری یک نوع کپی گرفتن به صورت نقطه هایی به هم چسبیده می باشد فرض کنید توسط تعداد زیادی نقطه قرار است شما یک خط ترسیم کنید حال برای نرخ نمونه برداری در یک  cd برای هر ثانیه شما 44100 نقطه نیاز دارید .(به نظر منتقدین دنیای دیجیتال در علم صوت این اولین فرایندی است که باعث افت کیفیت در صوت می گردد . )

بعد از نمونه برداری کار به عهده cpu یا پردازشگر مرکزی است تا عملیات خود را انجام دهد این قسمت تماما در حوزه علم و فنآوری کامپیوتر است بنابراین از این قسمت عبور می کنیم و به قسمت دیگری می رسیم قسمتی که به نام  DAC (DIGITAL TO ANALOG CONVERT ) خوانده می شود . در این قسمت باید اعدادی که در جریان قسمت اول یعنی ADC و نرخ نمونه برداری انجام شده است را به صوت یا دقیق تر بگویم به سیگنال صدا تبدیل کنیم . بسیار واضح است که اعداد تبدیل شده در مرحله اول قابلیت شنیدن ندارند بنابراین باید به سیگنال تبدیل بشوند این عمل توسط پردازنده ای با نام DAC انجام می شود . این سیگنال ها برای شنیدن باید به آمپلی فایر ها ارسال و پس از تقویت از بلند گو های پخش شود .

یکی از مهمترین معایب دیجیتال در امر صوت این مسئله است که هنگام نمونه برداری از یک نمونه آنالوگ به صورت نقطه ای هر چقدر نقطه در مقابل داشته باشیم مثلا 96000 که بالاترین کیفیت نمونه برداری است نمی توانیم نمونه ای دقیق از خط و طول موج صوتی خود داشته باشیم . این عیب باعث حذف بسیار از فرکانس های موسیقی مخصوصا صدای زیر می شود .به عبارت دیگر SAMPLE RATE کردن یک صوت آنالوگ یعنی از بین بردن فرکانس های زیر  یک اثر صوتی مثلا در موسیقی ساز بادی  فلوت پیکولو دارای زیر ترین فرکانس های صوتی می باشد که بعد از تبدیل آن به رقم های دودوئی صدای آن بسیار مصنوعی به نظر می آید .

یکی دیگر از معایب دیجیتال وضوح صوتی یا RESOLUTION است برای درک بهتر این مسئله توضیحی کوتاه می دهم ،توجه کنید وضوح ،پهنای اطلاعاتی است که سملپر می تواند پردازش کند . همانطور که می دانیم کامپیوترهائی که با ارقام دودودئی کار می کنند ،با هر bit می توانند دو نقطه گسسته را نمونه برداری کنند (کامپیوتر های امروزی با روش گسسته (0،1) کار می کنند ).

این البته در وحله اول بسیار خوب به نظر می آید چرا که با یک محاسبه ساده می توانیم بفهمیم که دو bit چهار نقطه گسسته و هشت bit  ،دویست و پنجاه و شش نقطه  گسسته را می توانند ذخیره کنند یعنی یک پارامتر لگاریتمی برای محاسبه وجود دارد . یعنی سمپل 16 bit مقدار 65536 نقطه گسسته را در بردارد .

ذکر این مسئله که وضوح به گستره پویایی (dynamic range ) ارتباط دارد . چرا که گستره پویایی نسبت حداکثری دامنه(موج) قابل تحمل یک قطعه یا سیستم به دامنه نویز آن است که خوب بر حسب دسیبل  (db) بیان می شود . اما این وضوح و شفافیت ،یک شفافیت کاذب است چرا که وضوح و سرعت نمونه برداری هر دو در کنار هم هستند و در کیفیت موسیقی موثر است .چرا که شفافیت یا وضوح نیز نسبت به موج و سیگنال مغناطیسی یا به عبارتی آنالوگ، دارای نوعی ضعف در نمونه برداری و شبیه سازی سیگنال آنالوگ است به گونه ای که وقتی فرایند سمپلر قدرت ایجاد نمونه برداری دقیق را ندارد بنابراین نمی تواند از یک نمونه ی بد شفافیتی دقیق داشته باشد .

فکر کنم مطلب خیلی طولانی شد اما باید در پایان بگویم که تمام توضیحاتی که داده شد مربوط بود به سیگنال های دیجیتال بود  نه داده های اطلاعاتی مانند نوشته یا چیز دیگر بنابراین مفهوم mp3 چیز دیگری است که بعدا توضیح خواهم داد.  

منابع :کتاب هنر بازتولید صدا از انتشارات صدا و سیما

کتاب فنون ظبط موسیقی از انتشارات صدا و سیما

کتاب مهندسی آکوستیک از انتشارات صدا و سیما

جزوه مبانی موسیقی الکترونیک از محمد پژوتن (آهنگساز و مدرس  موسیقی الکترونیک)