Nahrávací zařízení

Nahrávací zařízení je dost široký pojem pro zařízení, sloužící pro nahrávání zvuků – nejčastěji hudby, ale i jiných. Zvuk je mechanické chvění v oblasti kmitočtů přibližně 16 Hz – 20 kH, postižitelných lidským uchem. Úkolem nahrávacího zařízení je tyto zvuky zaznamenat takovým způsobem, aby mohly být dále zpracovány a posléze reprodukovány, tj. vnímány opět jako zvuk.

Historie

Prvními nahrávacími zařízeními byly přístroje, pracující na mechanickém principu: Edisonův fonograf, po něm přišel záznam na gramofonové desky. Už v éře gramofonových desek rozvoj elektroniky umožnil, že zvuk byl nejprve mikrofonem převeden na elektrický nízkofrekvenční signál, který po zpracování a zesílení ovládal záznamovou rycí jehlu.

Dalším pokrokem byl magnetofon, kdy mechanické záznamové médium bylo nahrazeno médiem magnetickým. Jednalo se stále o analogový způsob záznamu, který se vyznačoval zejména šumem a tou vlastností, že každé opětované nahrání a přehrání (např. kopie záznamů) snížila kvalitu původního záznamu.

Naproti tomu digitalizace signálu umožnila záznam signálu, který bylo možno uchovávat, dále zpracovávat, kopírovat a reprodukovat při zachování kvalit původní nahrávky. Zvuková média se už nedistribuovala v analogové podobě, jakými byly vinylové gramofonové desky, ale v digitální podobě na CD.

Tomu se přizpůsobil i rozvoj nahrávací techniky – magnetofonové pásy byly nahrazeny záznamem na různé druhy magnetických, optických či magnetooptických disků.

Současnost

V současné době se můžeme setkat se dvěma základními způsoby pořizování zvukového záznamu:

Elektrický signál, určený k záznamu, je veden do zvukové karty, která je součástí počítače. Záznam pak probíhá s prostřednictvím zukového software a data jsou ukládána na hardwareové prostředky, které má počítač k disposici (paměť, harddisk apod.)
Elektrický signál je veden přímo do speciálního nahrávacího zařízení, kde je zpracováván a ukládán.

V tomto článku se budeme zabývat druhou zmíněnou variantou.

Rozdělení

Dle druhu zaznamenávaného zvuku

Záznam mluvené řeči – jedná se spíše o zvukové záznamníky či diktafony, jejichž použití pro záznam hudby je nevhodné, zpravidla umožňují pouze monofonní záznam v limitované kvalitě; těmi se nebudeme dále zabývat. Rovněž pomineme zařízení, sloužící k odposlouchávání.
Záznam hudby – je nejčastější využití nahrávacího zařízení
Záznam zpěvu ptáků či dalších přírodních zvuků (lovci zvuků)
Záznam zvuků pro průmyslové použití
Záznam zvukového doprovodu při natáčení divadelního představení či filmu – zde je záznam zvuku zpravidla synchroznizován se záznamem obrazu a záznamové zařízení je součástí kamery či videorekordéru.

Dle účelu

jednoúčelová zařízení pro záznam hudby či jiných zvuků
kombinovaná zařízení mohou umožňovat:
- míchání vstupů (nahrazují mixpult)
- následné zpracování
- míchání výstupů
- efekty
- playback (ve smyslu současného přehrávání a nahrávání různých stop)

Taková kombinovaná zařízení se oznařují jako např. "domácí studia"

Dle kvality

Možností nahrávání mohou být vybaveny různé přenosné přehrávače zvuku (walkmany) – tato možnost často spadá na úroveň diktafonu, málokterý walkman může být s úspěchem použit pro nahrávání hudby
Amatérská a poloprofesionální zařízení (cenové od tisíců do desetitisíců Kč) umožňují pořizovat hudební nahrávky v uspokojivé kvalitě – např. pro umisťování na web, demonstračních CD pro amatérské kapely apod. Na tato zařízení zaměříme dále svou hlavní pozornost. Minimálním požadavkem je stereozáznam (tj. dva zvukové kanály).
Profesionální zařízení

Dle přenosnosti

Přenosná až kapesní
Studiová

Dle záznamové paměti

polovodičová paměť (zpravidla FLASH)
harddisk

Dle vzorkovací frekvence

44.1 kHz – CD kvalita
96 kHz – DVD kvalita
možnost volby

Počet vzorkovacích hladin

V podstatě druhá mocnina počtu bitů A/D převodníků. Ovlivňuje nejen kvalitu, ale i dynamiku.
V případě, že dochází k následným úpravám či míchání signálu, je zde nutné mít ještě nějakou bitovou rezervu.

Dynamický rozsah

Souvisí se způsobem vzorkování. Dynamický rozsah lidského ucha je 120 dB. CD kvalita je 16 bitů. Pokud by těchto 16 bitů při maximálním vybuzení znamenalo 100 dB, pak signál 50 dB už nebude vůbec slyšet (protože 10⁵ > 2¹⁶).

Proto se používá A/D převodníků s větším počtem bitů anebo nelineárního vzorkování (signál zaznamenáván např. jako mantisa a exponent).

Automatická změna citlivosti

Pokud je, musí být možnost ji vypnout.

Možnosti komprese

bez komprese
bezztrátová komprese
ztrátová komprese
otevřené a proprietární standardy (OGG vs. MP3, WMA atd.)
možnosti volby

Vždy bychom měli požadovat možnost nahrávky bez komprese anebo nahrávky s bezztrátovou kompresí a případnou kompresi řešit až při následném zpracování nahrávky.

Dle vstupů

Každý zdroj signálu (mikrofon, snímač atd.) může mít jinou impedanci, jinou napěťovou úroveň, může vyžadovat napájení apod. Jde o to, jestli nahrávací zařízení už v sobě obsahuje např. mikrofonní předzesilovač a zdroj napětí pro mikrofon. Různá nahrávací zařízení můžou mít různé vstupu.

Dle počtu simultánně zaznamenávaných kanálů (stop)

stereo (dva kanály)
vícekanálová (či vícestopá) zařízení

Dle celkového počtu stop

Stopou se zpravidla míní část paměti vyhrazená pro záznam nějakého signálu. I když takových stop může být velký počet, ne do všech je zpravidla možné najednou nahrávat nebo z nich přehrávat.

Hlediska kvality

Některá hlediska, ovlivňující kvalitu, jsou dána konstrukcí zařízení a už byla zmíněna: např. vzorkovací frekvence, počet vzorkovacích bitů, možnosti komprese atd.

Kmitočtový průběh

Rozsah kmitočtů je v první řadě určen vzorkovací frekvencí – dle Shannon-Kotělnikova vzorkovacího teorému nemůže být vyšší než polovina vzorkovací frekvence. To je ovšem teorie – prakticky dosažitelný rozsah je menší a navíc je ovlivněn kvalitou analogové části přenosového řetězce. Vzorkovací frekvence u CD 44.1 kHz byla zvolena s ohledem na to, aby bylo možno zaznamenávat zvuk do kmitočtu asi 20 kHz. Vzorkovací frekvence DVD 96 kHz umožňuje teoreticky zaznamenat kmitočty vyšší (zhruba do cca 45 kHz), otázkou je, zda takové frekvence dokáže analogová část zpracovat a jaký to pak má vliv na výsledný dojem. Při argumentaci se často operuje s tzv. přechodovými jevy.

Šum

Často se udává jako odstup signálu a šumu, tj. S/N ratio. Přitom je často uvažována maximální hodnota signálu; při slabším signálu se proto poměr S/N zákonitě zhoršuje až k hodnotě, kdy je signál pro značný šum prakticky nepostřehnutelný. Tím pádem tato hodnota limituje nejen kvalitu záznamu, ale i dynamický rozsah.

Důležité je rovněž spektrum šumu a závislost šumu na impedanci zdroje, připojeného na vstup.