Huvudrubriker:
     Inledning
     Ljud
     Mikrofoner
     Bandspelare
     Digital registrering
     Inspelning
     Ljudbehandling
     Mixning
     Masterframställning
     Ordlista
     Litteratur
     Skivor
     Länkar

Inspelningsteknikens grunder
av Jiri Klokocka, ARC Electronics, 1984 - 2004

Målgrupp:

	musiker med egna hemstudios
	nollbudgetfilmare
	ljudfantaster
	musikälskare som vill fånga in live uppträdanden

De teoretiska avsnitten förutsätter kunskaper i matte och fysik på gymnasienivå.

Den här framställningen är en omarbetning av "Inspelningsteknik för amatörer". En liten handbok, som jag skrev 1984 och använde som läromaterial när jag då ledde en kurs i ljudteknik.

      Kompetensen, som jag här förmedlar, har jag samlat in under 30 år. Jag är civilingenjör med inriktning på musik- och elektroakustik. På 70-talet byggde jag egna syntar och mixerbord. På 80-talet arbetade jag med produktutveckling av musikelektronik. På 90-talet skrev jag ett flertal ljudbehandlingsprogram. Då startade jag även musikförlaget Harmony. För närvarande fördjupar jag mig i de akustiska musikinstrumenters uttrycksmöjligheter.

Ljud är något oerhört spännande att laborera med. Oavsett vad du har för utrustning, så vill jag innerligen uppmuntra dig att göra egna experiment. Prova hur en överstyrd inspelning låter. Lyssna efter hur det påverkar klangen hos olika instrument. Prata eller sjung mot mikrofonen från olika håll, i olika rum, på olika avstånd till både väggen och mikrofonen. Lyssna efter störande ljud på inspelningen. Försök eliminera dem.

      Prova ut allt som du är osäker på. Gör inspelningsarbetet till en rolig lek. Även om du bara har en mikrofon och en stereoanläggning med bandspelare, kan du göra en hel del. Testtoner kan du spela in från TV:n. De kan du t.ex. använda för att lyssna efter svaj hos bandspelaren.

      En signal som innehåller alla frekvenser i audioområdet är s.k. vitt brus. Har du ingen brusgenerator, så kan du använda bruset från en FM-radio eller från TV:n, när ingen station är inställd. Med den och dina öron kan du utforska frekvensegenskaper i olika sammanhang, t.ex. för att höra hur högt i frekvensen olika magnetband går.

      Obegripliga facktermer förklarar jag i ordlistan. Studera också noga bruksanvisningar till dina apparater. Lycka till!

För att sammanställa inspelningstekniken på ett renodlat sätt, har jag valt att börja med grunder. Teori och terminologi. Låter det tråkigt? Hoppa i så fall över till kapitlet om inspelning, så kanske du finner motivation för att backa hit. Jag har lagt in länkar till facktermer, så att du ändå ska kunna hänga med där.

Definition av ljud Ljudstyrkan      amplitud      effekt      effektivvärde      RMS      dB      SPL      VU      FS      dBm      dBV      hörnivå      hörstyrka

Tonhöjd & frekvens      frekvens      brus      sinuston      frekvensgång      frekvensband      gränsfrekvens      subjektiv tonhöjd      intervall

Definition

Ljud är en vibration av luften. När Jehovas vittnen knackar på dörren, så böjs dörrskivan en liten aning in och ut. Just när skivan böjs in, ökar lufttrycket alldeles intill skivan, därför att luften pressas samman. Ljudet innebär alltså variationer i lufttrycket.

      Samtidigt är det så, att när dörrskivan trycks in, så förflyttas även själva luften som skivan omges av. Ljudet betyder alltså även variationer i luftens hastighet. Att känna till det här, underlättar bl.a., när vi senare går in på mikrofoner. Det finns sådana, som känner av tryckvågor. Andra, s.k. tryckgradientmikrofoner, känner av hastighetsvågor.

 

Ljudstyrkan

Om man slår an en ton på ett piano, kan lufttrycksvariationerna se ut som i fig. 1.

Observera trycksaxelns gradering. Ett ljud med normal tonstyrka motsvaras av extremt små tryckvariationer. Storleksordningen är här 0,000 01 % av det totala lufttrycket (1,013 bar).

     Ett sätt att mäta ljudtrycket är att titta på hur mycket lufttrycket ändrar sig från sitt vilotryck, se fig. 2.

  
Amplituden är skillnaden mellan vilotrycket och antingen maxtrycket eller mintrycket. Maxtrycket kallas också för tryckets toppvärde och mintrycket på samma sätt för tryckets bottenvärde.

      Amplituden hos tonen från pianot i fig. 1 är då 0,000 000 2 bar = 0,2 µbar.

      Klangen från pianot kan tas upp med en mikrofon. Den elektriska utsignalen kan då se ut som i fig. 3. Amplituden blir då 0,000 2 V = 0,2 mV.

Ljud är en sorts energi. (Vid tillräckligt stora effekter kan ljud användas för uppvärmning av olika material.) Enheten för effekten är watt (W).

      För att fånga upp ljudeffekten, behöver vi en yta, t.ex. ytan hos en mikrofonmembran eller hos örats trumhinna. Därför är vi i ljudsammanhang intresserade av mätstorheten effekt per yta, som har enheten W/m² och kallas ljudintensitet. Ett ljudtryck på 0,2 µbar (från exemplet i fig. 1.) motsvarar 0,000 001 W/m² = 1 µW/m². Det är alltså frågan om mycket små effekter.

      Vi kan också mäta elektrisk effekt, P som skickas via en ledning till en last, t.ex. en högtalare. I enklare sammanhang kan effekten räknas ut med formeln:

P = U·I = U2/R = I2·R

U är effektivvärde (förklaras alldeles strax) av spänningen över lasten R. I är effektivvärde av strömmen genom denna last.

      När vi kopplar en likspänning på 1 V (volt) över en resistans på 1 W (ohm), så blir den i resistansen utvecklade effekten 1 W.

P =	(1 V)2	=	12	W = 1 W
	1 W		1

När likspänningen varierar enl. fig. 4 och amplituden är 1 V, så kommer även effekten att variera, se fig. 5.

Observera att effekten bara blir positiv. I vårt exempel pendlar den mellan 0 och 1 W. Dess medelvärde är 0,5 W. Samma effekt skulle vi få om vi hade en likspänning på 1/ V 0,707 V.

P =	0,7072	W 0,5 W
	1

Värdet 0,707 V är alltså effektivvärde till den sinusformade spänningen i fig. 4.

      När man i t.ex. ett datablad avser effektivvärde, skriver man efter enheten förkortningen RMS ( Root Mean Square). I exemplet ovan skulle spänningen anges till 0,707 V RMS.

      Root Mean Square betyder att vi först kvadrerar vår signal (spänningen ur fig. 4), räknar sedan ut medelvärdet av den kvadrerade signalen (i fig. 5) och drar en kvadratrot av detta.

      Olika kurvformer hos spänningen har olika förhållanden mellan amplituden och effektivvärdet.
 

Ofta är vi intresserade av ett förhållande mellan två olika nivåer. Dessutom i ljudsammanhang kan ljudtrycket variera avsevärt. Lägg märke till att VU-metrar kan nästan stå stilla vid svaga passager i ett musikstycke. Decibel är lösningen till båda dessa problem.

      När P1 är den ena effekten, P2 är den andra och N är antalet dB, så gäller följande:

N = 10·10log	P1
	P2

När t.ex. P1 är dubbelt så stor som P2 så blir N = 3 dB. Om P1 dubblas en gång till så att den blir fyrdubbel, så blir N = 3+3 = 6 dB och om P1 dubblas ytterligare en gång, blir N = 6+3 = 9 dB, o.s.v. Att öka någonting ett visst antal gånger motsvaras av att addera ett bestämt antal decibel.

      Ur effektformeln P = U²/R framgår att effekten är proportionell mot amplituden i kvadrat, varför N beräknas enligt:

N = 10·10log	U12	= 20·10log	U1
	U22		U2

U1 och U2 är två amplituder som jämförs. En fördubbling av U1 motsvaras av att N ökar med 6 dB.

      Enheten decibel relaterar en nivå till en annan. Den andra nivån kan kallas för referensnivå eller referens.

     Ljudtrycksnivå eller SPL (Sound Pressure Level) är det som man kan läsa av på en ljudmätare. Referensen är den svagaste hörbara ljudnivå, s.k. hörtröskelnivå, p_ref. = 0,000 2 µbar ( 10^-12 W/m²). Vid denna nivå visar ljudmätaren 0 dB SPL. Utslaget N på ljudmätaren är:

N = 20·10log	p	= 20·10log	p
	pref.		0,2·10-9

p är den nivå som vi mäter, uttryckt i bar.

      Varför är decibelskalor ofta graderade med negativa tal? Jo, så blir det när referensnivån är satt till ett relativt högt värde. Volymenhet eller VU (Volume Unit) använder en referensnivå som ligger nära den högsta tillåtna nivån i sammanhanget. T.ex. talar en VU-meter på en förstärkare om för oss hur mycket effekt som skickas ut i högtalaren. 0 dB VU motsvarar då full effekt. -3 dB VU betyder halva effekten.

      Sen kan man mäta ljudnivån från högtalaren med en ljudmätare vars utslag har ett indirekt samband med det från VU-metem. Det är alltså fråga om två sorters mätningar: Absolut ljudnivå (SPL), resp. relativ ljudnivå (VU). Håll isär dem.

      Ett specialfall av VU är, när referensnivån är exakt den högsta möjliga nivån. Med den nivån menas alltså fullt utslag. Engelsk förkortning är då FS (Full Scale). Nivåmätarna på digital utrustning brukar ange nivån i dB FS.

      Vissa mätinstrument är graderade i dBm. Referensen är effekten 1 mW utvecklad i en resistans på 600 W (600 W är en traditionell impedans hos mikrofoner). Spänningen över resistansen är då 0,775 V.

dBV har en spänning som referens. Bokstaven V står för engelskans Voltage (=spänning). Två olika referensspänningar förekommer, varför de alltid måste anges. Den ena är 1V och den andra är 0,775V (härstammar från dBm).

     
Hörnivå är relaterad till örats känslighet. Enheten är phon. Vid frekvensen 1 kHz är 1 phon = 1 dB SPL. Vid övriga frekvenser får man läsa av hörnivån i ett diagram med lika-ljudlighetskurvor som är beskriven i kap. 1.2.9.

      Hörstyrka är den subjektivt upplevda ljudligheten. Enheten är sone. Om ett ljud hörs dubbelt så starkt, blir antalet sone också fördubblat.

Tonhöjd och frekvens

Så här långt har vi avhandlat enheter som passar in på den vertikala axeln i fig. 1 - 5. De var relaterade till ljudstyrkan. På den horisontella axeln har vi tiden och den är relaterad till frekvensen.

      Frekvens är ett mått på hur ofta ett förlopp (t.ex. hos lufttrycket eller spänningen) upprepas.

låg frekvens		hög frekvens

Enheten är hertz (Hz), (svängning) per sekund (s ^-1), c.p.s. eller c/s (Cycles Per Second). Alla dessa enheter anger hur många gånger under tiden av en sekund förloppet upprepas.

      Brus är ett slumpvist förlopp som saknar upprepning, se fig. 6. På grund av sin oregelbundenhet saknar den en entydig frekvens. I själva verket innehåller det oändligt många frekvenser.

Två viktiga sorter av brus är:

	vitt brus: låter ungefär som en FM-radiomottagare när ingen station är inställd
	rosa brus: låter mörkare, ungefär som ett stort vattenfall

      En speciellt intressant typ av signal är s.k. ren ton eller sinuston. Det innebär att en storhet, t.ex. spänning, varierar enligt en sinusfunktion som visas i fig. 7.

Till skillnad från bruset, har sinustonen en entydigt bestämd frekvens, T.ex. om kurvan under tiden av 1 sekund hinner svänga 3 gånger, är frekvensen 3 Hz, se fig. 8.

Något annat, som gör sinustonen intressant, är att den endast innehåller en enda ton. Det är därför som den också kallas för ren ton. Toner från musikinstrument brukar däremot innehålla flera s.k. deltoner.

      Frekvensgång, frekvenskurva, frekvenskarakteristik, frekvenssvar eller frekvensberoende är samma ord till ett diagram som visar hur mycket olika frekvenser (d.v.s. olika höga toner) förstärks (eller dämpas). Man ansluter en sinusgenerator till mätobjektet, t.ex. en bandspelare, och antecknar hur utnivån från den ändras när generatorns frekvens ändras. Resultatet kan se ut som i fig. 9.

I allmänhet vill man inte att någon av länkarna i en inspelningsutrustning ska förstöra eller plocka bort en del av ljudet. De ska kunna släppa igenom alla hörbara toner lika mycket förstärkta. Den ideala frekvensgången är alltså spikrak, se fig. 10.

Om kurvan i fig. 9 kan man säga att förstärkningen vid lägsta frekvenser är liten. För att slippa förklara vilka frekvenser man menar, har vi olika namn till olika frekvensområden. Fig. 11 visar två olika indelningssätt.

Ovanstående kommentar av fig. 9 förenklas då till: "förstärkning i basen är svag" eller "basen är svag".

      Presens-bandet (översta raden i fig. 11, närmast diskant) har fått sitt namn genom att människans röst låter mera närvarande (eng. present) i detta frekvensband.

Frekvensgången hos de flesta apparater brukar avta både i basen och i diskanten. Ett mått på hur bra en apparat är, kan anges med den undre gränsfrekvensen f_u vid vilken förstärkningen börjar bli för liten, resp. den övre gränsfrekvensen f_ö vid vilken förstärkningen också börjar bli för liten, se fig. 12.

Vid vilken nivå förstärkningen börjar bli för liten, kan diskuteras. När denna gräns inte anges, förutsätts den vara -3 dB. Gränsfrekvensen kallas också för brytfrekvens, 3 dB-frekvens eller 3 dB-gräns.

En ung människa kan höra frekvenser mellan ca 20 Hz och 20 000 Hz (20 kHz). Nästan allt ljud från en inspelning ligger mellan ca 40 Hz och 10 kHz. Exempel: Gitarrens lägsta ton är ca 82 Hz. Högsta frekvens som en telefon återger är ca 4 kHz.

      Vid låga frekvenser gör det stor skillnad om det t.ex. är 100 Hz eller 110 Hz. Men denna avvikelse på 10 Hz spelar vid höga frekvenser nästan ingen roll. Där är man snarare ute efter om det t.ex. är 10 kHz eller 11 kHz, dvs en avvikelse på 1000 Hz. Att så är fallet beror på att våra öron uppfattar frekvensen på ett olinjärt sätt, som visas i fig. 13. Observera den olikformiga graderingen av frekvensaxeln.

Enheten för den subjektivt upplevda tonhöjden är mel (efter melodi). Diagrammet visar att örat uppfattar ett bestämt förhållande mellan två frekvenser (t.ex. en oktav) som ungefär lika stor tonhöjdsförändring. T.ex. att ett steg från 1 000 Hz till 2 000 Hz låter ungefär lika stort som ett steg från 5 000 Hz till 10 000 Hz.

      Därför graderas oftast frekvensaxeln så att ett bestämt frekvensföhållande motsvarar ett lika långt avstånd på frekvensaxeln. En sådan gradering kallas för logaritmisk gradering. Frekvensaxelns koordinat är proportionell mot logaritmen av frekvensen.

Ett frekvensförhållande kallas ofta för ett intervall. Några viktiga intervall är:

dekad = förhållande på 10:1

oktav = förhållande på 2:1

(ren) ters = förhållande på 5:4 (=1,25)

Exempel: Audioområdet är ett frekvensband mellan 20 Hz och 20 000 Hz. Förhållandet är alltså 20 000 Hz / 20 Hz = 1 000.
Men 1 000 = 10³ = ca 2¹⁰ = ca 1,25³¹.
Man kan då säga att audioområdets bredd är 3 dekader, eller 10 oktaver, eller 31 terser.

     
 
(Får se, när jag nästa gång kommer åt och skriver lite mer här.)

I väntan på att sätta min text här, kan du klicka på länken här nedan.

Länkar

20 Tips On Using Microphones
http://www.soundonsound.com/sos/dec98/articles/20tips.568.htm

Värdefulla råd om skötseln och användningen. Bra skrivet.

Här reder jag i första hand ut de uttryck, som jag har använt i min framställning. Utförligare ordlistor hittar du på FSFL's hemsida, Artiklar & tips, under rubriken "Ordlistor och sånt". Titta exempelvis i Ljudteknisk ordlista av Ingemar Lindqvist.

testtoner

Det finns ett flertal sådana. Både fasta och svepande. I allra flesta fall har de en sinusvågform. Jag använder dem till kalibrering av olika apparater, kontroll av utrustningens funktionalitet, test av högtalare, mikrofoner, rumsakustiken, m.m.

vitt brus

Det är det ljudet, som du hör från TV-apparaten, när sändningen vid tidiga morgontimmar avbryts. Utmärkande drag för vitt brus är att alla frekvenser är lika starka, därav namnet vitt. Denna neutralitet gör ljudet ganska tråkigt att lyssna till. Och tack vare det, kan vi tydligare höra, hur olika länkar i inspelningskedjan ger karaktär åt bruset. Ja, höra eller mäta på en spektrumanalysator.

      I digital representation är kurvformen uppbyggd av rena slumptal. Men programmerarna brukar fuska och upprepa en flera sekunder lång sekvens av samma slumptal. Det kallas för pseudoslumptal och funkar i nästan alla sammanhang.

Den här förteckningen är absolut inte komplett. Jag tar bara upp böcker som jag själv har läst. Från dessa har jag valt de som jag tror kan vara av mera allmänt intresse. De är ganska gamla, eftersom det mesta jag lärt mig sedan åttiotalet, var genom egna erfarenheter.

Home Recording for Musicians

Här får du veta lite av allt. Hur tekniken fungerar, hur du kan bygga upp en liten hemstudio och hur ett musikprojekt går till. Ett helt kapitel beskriver hur du kan bygga ett eget mixerbord. Visserligen avråder jag från att bygga mixerbordet efter boken, men jag tror att kapitlet kan ge en djupare känsla för vad mixerbordet är för något.

Microphones

En introduktion till mikrofoner och akustik. Förslag på mikrofonplaceringar presenteras instrument för instrument. Uppdelat i två huvudavsnitt: klassisk & jazz samt rock & pop.

The Recording Studio Handbook

Teknisk referens för studiofolket. Bra att ha läst, innan man skaffar sig utrustning. Här tas upp teori och funktion hos utrustningen. Även lite grann om hur ett musikprojekt i praktiken kan gå till.

Det finns ett flertal olika utgivare av CD med ljudeffekter och inspelade naturljud. Jag överlämnar till dig själv att avgöra, vilka som kvalitetsmässigt passar för ditt sammanhang.

      Och så finns det CD med samplade trumloopar, kompinstrument, sång, m.m. Dessa avråder jag från. Jag vet att de spar tid och pengar. Men ännu viktigare tycker jag är att visa respekt gentemot våra lyssnare och skapa något personligt, rakt från hjärtat.

Anechoic Orchestral Music Recording

Denna CD är något av en workshop i inspelningsteknik. Här får du höra ett antal olika verk från musikens historia, inspelade i ett efterklangsfritt rum. Sen kan du få höra kortare urklipp av dessa inspelningar med simulerad efterklang. Tre olika varianter återges med reflektionsmönster från tre olika konsertsalar. Jag kanske ska påpeka att det är svårt att lyckas med sådana simulationer.

      I nästa avsnitt får du träna dig i att lyssna på enstaka instrument i en symfoniorkester. Partitur finns i häftet, så du kan följa med i noterna.

      Övningen därpå går ut på att höra skillnader, när ett och samma stycke spelas in med olika mikrofontekniker. För ett otränat öra är skillnaderna knappt hörbara. Då har vi kommit fram till spår nr. 44.

      Spår 45 - 64 är testljud för både akustikmätningar och för test av din inspelningsutrustning. Med varje testljud följer en liten bruksanvisning i häftet. Observera att spår 47, som i häftet anges till -20 dB, i själva verket håller nivåer -10 dB och -15 dB. Slutsats: Lita endast på de testtoner, som du själv har kontrollerat.

Här sammanställer jag länkar till både konkreta artiklar, organisationer och till länksamlingar.

Filmsound  http://www.filmsound.org/

Omfattande site för filmljud.

FSFL  http://www.fsfl.home.se/

Föreningen Svenskt Filmljud. Här hittar du många intressanta länkar.

Sound On Sound  http://www.soundonsound.com/

Music recording magasine. Finns både i pappersformat och på nätet. På hemsidan kan du ta del av många gamla och fortfarande intressanta artiklar.

 
copyright Jiri Klokocka, Sweden
skapad: 2003-09-27
uppdaterad senast: 2010-09-19
URL: http://privat.bahnhof.se/wb109311/arc/sound/ljud.htm