Аналоговый сигнал — сигнал, значения которого существуют и определяются в области непрерывного пространства, то есть в пространстве, которое не является дискретным. Аналоговые сигналы описываются непрерывными функциями времени, поэтому аналоговый сигнал иногда называют непрерывным сигналом. Аналоговым сигналам противопоставляются дискретные (квантованные, цифровые). При этом имеется в виду не восстановленные дискретные сигналы в аналоговый сигнал электронными системами квантования и дискретно-аналогового восстановления.

Свойства аналоговых сигналов в значительной мере являются противоположностью свойств квантованных или цифровых сигналов. Отсутствие чётко отличимых друг от друга дискретных уровней сигнала приводит к невозможности применить для его описания понятие информации в том виде, как она понимается в цифровых технологиях. Содержащееся в одном отсчёте «количество информации» будет ограничено лишь динамическим диапазоном средства измерения.
Из непрерывности пространства значений следует, что любая помеха, внесенная в сигнал, неотличима от самого сигнала и, следовательно, исходная амплитуда не может быть восстановлена (отсутствие избыточности). В действительности фильтрация возможна, например, частотными методами, если известна какая-либо дополнительная информация о свойствах этого сигнала (в частности, полоса частот).

Аналоговый сигнал — непрерывно меняющиеся величины, которые рассматриваются как аналоги исходных физических данных. Например, сигнал с микрофона (о быстрых изменениях давления в звуковой волне). Аналоговые сигналы естественным образом передают речь, музыку и изображения.

Устройство, позволяющее получать сигнал определённой природы (электрический, акустический или другой), имеющий заданные характеристики (форму, энергетические или статистические характеристики и т. д.). Генераторы широко используются для преобразования сигналов, для измерений и в других областях. Состоит из источника (устройства с самовозбуждением, например усилителя охваченного цепью положительной обратной связи) и формирователя (например, электрического фильтра). По форме выходного сигнала: синусоидальные, гармонические колебания (сигналы) (генератор Мейснера, генератор Хартли (индуктивная трёхточка), генератор Колпитца (ёмкостная трёхточка) и др.), прямоугольне импульсы (мультивибраторы, тактовые генераторы), функциональный генератор (прямоугольных, треугольных и синусоидальных импульсов) и генератор шума.

Аналого-цифровой преобразователь (АЦП) — устройство, преобразующее входной аналоговый сигнал в дискретный код (цифровой сигнал). Как правило, АЦП — электронное устройство, преобразующее напряжение в двоичный цифровой код.

АЦП встроены в большую часть современной звукозаписывающей аппаратуры, поскольку обработка звука делается, как правило, на компьютерах; даже при использовании аналоговой записи АЦП необходим для перевода сигнала в PCM-поток, который будет записан на компакт-диск.

Аналоговый сигнал является непрерывной функцией времени, в АЦП он преобразуется в последовательность цифровых значений. Следовательно, необходимо определить частоту выборки цифровых значений из аналогового сигнала. Частота, с которой производятся цифровые значения, получила название частота дискретизации АЦП (характеризуется количеством дискретных значений, которые преобразователь может выдать на выходе, измеряются в битах; АЦП, способный выдать 256 дискретных значений (0..255), имеет разрядность 8 бит).

Частота дискретизации (или частота сэмплирования) — частота взятия отсчетов непрерывного во времени сигнала при его дискретизации (в частности, АЦП). Измеряется в Герцах. Чем выше частота дискретизации, тем более широкий спектр сигнала может быть представлен в дискретном сигнале. Используемые частоты дискретизации звука: 8000/11025/22050/44100/48000/96000/192000/2822400 Гц.

На практике разрешение АЦП ограничено отношением сигнал/шум входного сигнала. При большой интенсивности шумов на входе АЦП различение соседних уровней входного сигнала становится невозможным, то есть ухудшается разрешение. При этом реально достижимое разрешение описывается эффективной разрядностью (effective number of bits — ENOB), которая меньше, чем реальная разрядность АЦП. При преобразовании сильно зашумленного сигнала младшие биты выходного кода практически бесполезны, так как содержат шум. Для достижения заявленной разрядности отношение С/Ш входного сигнала должно быть примерно 6 дБ на каждый бит разрядности.

Под квантованием (англ. quantization) непрерывной или дискретной величины понимают разбиение диапазона её значений на конечное число интервалов. Существует также векторное квантование — разбиение пространства возможных значений векторной величины на конечное число областей. Квантование часто используется при обработке сигналов, в том числе при сжатии звука и изображений.

Точнее говоря, квантование — процедура построения чего-либо с помощью дискретного набора величин, например, целых чисел, в отличие от построения с помощью непрерывного набора величин, например, действительных чисел. При оцифровке аналогового сигнала могут возникать ошибки, это называется "шум квантования".

Имеется несколько источников погрешности АЦП. Ошибки квантования и (считая, что АЦП должен быть линейным) нелинейности присущи любому аналого-цифровому преобразованию. Кроме того, существуют так называемые апертурные ошибки которые являются следствием джиттера (англ. jitter) тактового генератора, они проявляются при преобразовании сигнала в целом (а не одного отсчёта).
Ошибки квантования являются следствием ограниченного разрешения АЦП. Этот недостаток не может быть устранен ни при каком типе аналого-цифрового преобразования. Абсолютная величина ошибки квантования при каждом отсчете находится в пределах от нуля до половины МЗР.

Что это: практическое применение теории звука.
Где это: в аналоговых (модульных) синтезаторах.
Зачем это: раньше иначе не умели; сейчас используют по традиции.

На субстрактивном синтезе основаны аналоговые и гибридные синтезаторы, его используют программные эмуляции и некоторые сэмплеры (для повышения естественности звучания). Именно субстрактивный синтез дает “аналоговый звук”, любимый многими за плотное, упругое, или наоборот, рыхлое звучание. Принцип его прост: берется сигнал, богатый обертонами (прямоугольный, треугольный или пилообразный; с регуляцией pulse width – ширины колебания; иногда – несколько перемноженных сигналов для сложного тембра), затем он пропускается через фильтр, который оставляет только часть спектра, вычитая некоторое количество гармоник. В сэмплерах фильтрация применяется для подчеркивания той или иной части спектра, как клинический случай эквалайзера. Это позволяет динамически изменять звук, или достигать необычных эффектов.

Что это: разновидность аналогового синтеза.
Где это: в аналоговых (модульных) синтезаторах, в инструментах Yamaha DX и им подобных, в вашей самой первой звуковой карточке (чип OPL3).
Зачем это: цифровая имитация - чтобы сочетать дешевизну и среднего качества звук.

FM синтез заключается в последовательном и параллельном подключении генераторов простых сигналов и их взаимомодуляции (взаимная модуляция по частоте между несколькими синусоидальными генераторами FM – частотная модуляция). Каждый  из  таких генераторов, снабженный  собственными формирователем амплитудной огибающей, амплитудным и частотным вибрато, называется оператором. Различные способы соединения нескольких  операторов, когда сигналы с выходов одних управляют работой других, называются алгоритмами синтеза. Алгоритм может включать один или больше операторов, соединенных последовательно, параллельно, последовательно-параллельно, с обратными связями и  в  прочих сочетаниях.

Существовал со времен первых синтезаторов как элемент звукосинтеза, развивался фирмой Synclavier. Популяризован был синтезаторами Yamaha DX, которые представили полный GM-банк своеобразных тембров, иногда убедительно имитирующих реальные инструменты (в первую очередь – вся металлическая хроматическая перкуссия, электрические органы и пиано, синтетические), да еще и позволяющие немного изменять звук в реальном времени, да еще и по приемлемой цене.

Сложен для программирования, но дает интересные результаты. Использование этого метода достаточно сложно  из-за  того, что бОльшая часть звуков, получаемых с его помощью, представляет собой шумоподобные колебания, и достаточно лишь слегка изменить настройку одного из генераторов, чтобы чистый тембр превратился  в шум. Однако метод дает широкие возможности по синтезу  разного рода ударных  звуков, а также — различных звуковых эффектов.

Звуковой сигнал можно представить в виде волны. Когда пики и спады двух волн совпадают, то говорят, что они в фазе.
Принятые в акустике фазы развития звука: атака (attack — начальная фаза, подъем), остановка (hold — короткая стабилизация после подъема), спад (decay — фаза перехода звука в установившееся состояние), удержание (sustain — фаза «поддержки»), затухание (release — послезвучание).

Для описания относительных временных свойств двух звуковых волн (или разных частей одной волны) вводится понятие фазы звуковой волны. На первом графике показаны две волны, которые полностью совпадают друг с другом. В этом случае говорят, что волны находятся в фазе. На третьем графике в том месте, где у одной волны находится область высокой плотности, у другой - область низкой плотности. В этом случае говорят, что волны находятся в противофазе. При этом, если волны одинаковые, происходит их взаимное уничтожение (в природе это бывает крайне редко, чаще противофазные волны при наложении сильно искажают звук). Средний график показывает некое промежуточное положение. В этом случае говорят, что фаза одной волны сдвинута относительно другой.


Фазовые преобразования cводятся, в основном, к постоянному сдвигу фазы сигнала или её модуляции некоторой функцией или другим сигналом. Фазовые преобразования стереозвука позволяют получить эффект вращающегося звука, хора и ему подобные. При помощи сдвига фазы реализуется эффект «псевдообъемности» звука (Surround).

Когда проявляет себя сдвиг по фазе? Например, он может возникнуть, если вы записываете источник двумя микрофонами, чтобы получилось стерео. Если произошел сдвиг по фазе, то звучание будет с характерными искажениями и перепадами громкости, а если фаза сдвинута на 180 градусов (что исправить легче всего), то звука вообще не будет слышно - перевёрнутый вариант сигнала гасит сигнал. В случае с противофазой мы имеем дело, однако, не просто с перевернутым сигналом, а с чуть-чуть отстающим, но этой мелочью можно пренебречь, суть остается одной - сигнал гасится.

Ушами сдвиг по фазе проверяется так - пускаете в одну позицию панорамы - допустим, строго по центру - два сигнала, поставив оба на нулевую громкость. Затем делаете приемлемую громкость одному сигналу и медленно повышаете громкость второго. Если при этом общая их громкость будет, вопреки ожидаемому, не нарастать, а понижаться, то сигналы сдвинуты между собой по фазе. Фигня с фазой может происходить от неправильного расположения микрофонов, от плохих кабелей.

Сбалансированные кабели, в чем их преимущество? Устройство таких кабелей позволяет устранить шумы, которые сигнал подхватывает, проходя по кабелю. Обе жилы "хватают" шум (всякие электронаводки), но! Мы знаем, что по горячей и холодной жилах сигнал идет с противоположными полярностями, а вот шумовая-то составляющая получается с одинаковой полярностью в обоих жилах.

Что получается, когда такой сигнал достигает входа? Сигнал из холодной жилы переворачивается. При этом переворачивается и шумовая составляющая из холодной жилы. Теперь полезный сигнал в горячей и холодной жиле - одинаков (у них стала одинаковая полярность), а вот шумовые сигналы в обеих жилах - стали противоположны друг к другу, и поэтому шум из одной жилы гасит шум из другой жилы. В итоге получаем - полезный сигнал становится в два раза сильнее, а шум исчезает.

Сбалансированный "моно"-кабель с разъемом джек - технически то же самое, что "стереокабель" с разъемом джек. Разница только в использовании. В режиме "стереокабеля" по жилам идут сигналы левого и правого каналов, а в сбалансированном кабеле по обоим жилам - один и тот же сигнал, только в "синей", холодной жиле он перевернутый.

В стереоджеках сигнал идёт от кончика и контакта, разделённых между собой и гильзой изоляционными кольцами (контакт - правый канал - отрицательная фаза, кончик - левый - положительная). В студии проблемы со звуком и фазой возникают при записи из-за плохих кабелей, некачественных микрофонов. Для гитаристов есть, к примеру, решение Direct Box (пассивный - переходник для подключения несбалансированного, с высоким сопротивлением выхода к сбалансированному, с низким сопротивлением; активный - может еще управлять уровнем сигнала - повышать или понижать его).
Практика: через него можно подключать гитару (примочку) к микрофонному XLR-входу на микшере. Активный di box питается от батареек либо от фантомного питания, поступающего по кабелю от микшера.

Некоторые характеристики АЦП могут быть улучшены путём использования методики подмешивания псевдослучайного сигнала (англ. dither). Она заключается в добавлении к входному аналоговому сигналу случайного шума (белый шум) небольшой амплитуды. Амплитуда шума, как правило, выбирается на уровне половины МЗР. Эффект от такого добавления заключается в том, что состояние МЗР случайным образом переходит между состояниями 0 и 1 при очень малом входном сигнале (без добавления шума МЗР был бы в состоянии 0 или 1 долговременно). Для сигнала с подмешанным шумом вместо простого округления сигнала до ближайшего разряда происходит случайное округление вверх или вниз, причём среднее время, в течение которого сигнал округлён к тому или иному уровню зависит от того, насколько сигнал близок к этому уровню. Таким образом, оцифрованный сигнал содержит информацию об амплитуде сигнала с разрешающей способностью лучше, чем МЗР, то есть происходит увеличение эффективной разрядности АЦП. Негативной стороной методики является увеличение шума в выходном сигнале. Фактически, ошибка квантования размазывается по нескольким соседним отсчётам. Такой подход является более желательным, чем простое округление до ближайшего дискретного уровня. В результате использования методики подмешивания псевдослучайного сигнала мы имеем более точное воспроизведение сигнала во времени. Малые изменения сигнала могут быть восстановлены из псевдослучайных скачков МЗР путём фильтрации. Кроме того, если шум детерминирован (амплитуда добавляемого шума точно известна в любой момент времени), то его можно вычесть из оцифрованного сигнала, предварительно увеличив его разрядность, тем самым почти полностью избавиться от добавленного шума.

Additive synthesis (Аддитивный синтез)
Что это: практическое применение теории звука.
Где это: в аналоговых (модульных) синтезаторах, в аддитивных синтезаторах Kawai.
Зачем это: чтобы разнообразить аналоговый синтез.

Метод, строго противоположный синтезу субстрактивному. Известен с давнейших времен и применялся при конструировании органов. Основанный на теоретических работах математика и физика Фурье (Fourier), он предполагает, что для получения любого звука достаточно смешать необходимое (или бесконечное) количество синусоидальных (в случае синтеза Фурье) колебаний с определенной высотой и громкостью. Очень сложен для реализации, из-за необходимости отдельного контроля громкости и высоты каждой гармоники, которых даже несложный тембр насчитывает десятки.

Wavetable synthesis (Таблично-волновой синтез
Что это: конструирование звука из отдельных элементов в реальном времени.
Где это: в синтезаторах PPG, Waldorf и других.
Зачем это: чтобы сочетать цифровой звук и возможность его контроля.

Таблично-волновой синтез используется в синтезаторах PPG, Waldorf, Korg DW-8000, Ensoniq ESQ-1 и ряде других. PPG и Waldorf понимают под этим набор коротких сэмплов, каждый из которых достаточен для воспроизведения определенного звука, и сменяются они один другим для постепенного изменения тембра звучания – этим достигается динамический (в значении постепенный) контроль над звуком. Korg и Ensoniq используют такие же кусочки сэмплов, но меняют и смешивают их практически постоянно, чем достигают сложных тембров. Korg Wavestation использует разновидность таблично-волнового синтеза (wave sequencing): сравнительно длинные (десятые доли секунды и больше) сэмплы, из которых собирается очень своеобразный звук, не имеющий аналогов.

The Malstrom is a polyphonic synthesizer with a great number of different routing possibilities. It is based on the concept of what we call "Graintable Synthesis", and is ideally suited for producing swirling, sharp, distorted, abstract special effect types of synthesizer sounds. In fact, you could go so far as to say that the Malström can produce sounds quite unlike anything you've ever heard from a synthesizer.

Subtractor is an analog-type polyphonic synthesizer based on subtractive synthesis, the method used in analog synthesizers. This chapter will go through all parameters of each section of Subtractor. In addition to the parameter descriptions, the chapter also includes a few tips and tricks to help you get the most out of the Subtractor synthesizer.

The Subtractor has the following basic features:
Up to 99 Voice Polyphony.
Dual Filters.
Two Oscillators, each with 32 waveforms.
Frequency Modulation (FM).
Oscillator Phase Offset Modulation
This is an unique Subtractor feature that generates waveform variations.
Phase offset - задержка фазы канала, измеряется в миллисекундах
Two Low Frequency Oscillators (LFOs)
Three Envelope Generators.
Extensive Velocity Control.
Extensive CV/Gate Modulation possibilities.

Malstrom комбинирует элементы graintable и wavetable синтеза, то есть в качестве основной звукообразующей огибающей может использоваться как стандартная, сгенерированная осциллятором волна, так и заранее встроенные в Malstrom звуки.

With the Line tool, write MIDI data for the sample start knob in the copied sampler track, starting at the 0 point for the beginning of the original sample note and inclining up to the number of maximum sample start units for the sample at the end of the original
sample note (see Figure 11.6). The maximum sample start units for the sample are found by the formula L(127/3) where L is the length of the sample in seconds (just plugin the number of seconds that the sample lasts there). So if your sample is three seconds long, the sample start knob value for the inclining line will end at 127.

The sample start knob works in a logarithmic curved fashion, with lower values at a more spread-out time and higher values at a denser time. Use the formula for the logarithmic curve to draw into and replace the line you have created, keeping the rightmost
and left-most points. The formula is log_*1.008688014*_T = S, where T is the time of the sample you want to know the sample start value to draw, and S is the sample start value you want to find. Basically, you just keep plugging in T time numbers from 0.0–3.0 and the S sample start values will reveal the logarithmic curve.