ما هو الصوت الرقمي؟ إنه سؤال طرحه الكثير منا على أنفسنا في وقت ما ، وهو ليس إجابة بسيطة.
الصوت الرقمي هو تمثيل للصوت في شكل رقمي. إنها طريقة لتخزين الإشارات الصوتية ومعالجتها ونقلها في شكل رقمي بدلاً من النموذج التناظري. إنه تقدم هائل في تكنولوجيا الصوت.
في هذه المقالة ، سأشرح ما هو الصوت الرقمي ، وكيف يختلف عن الصوت التناظري ، وكيف أحدث ثورة في طريقة تسجيل الصوت وتخزينه والاستماع إليه.
نبذة
ما هو الصوت الرقمي؟
يشير الصوت الرقمي إلى تمثيل الصوت في تنسيق رقمي. هذا يعني أن الموجات الصوتية يتم تحويلها إلى سلسلة من الأرقام التي يمكن تخزينها ومعالجتها ونقلها باستخدام التقنيات الرقمية.
كيف يتم توليد الصوت الرقمي؟
يتم إنشاء الصوت الرقمي عن طريق أخذ عينات سرية من موجة صوتية تناظرية على فترات منتظمة. ثم يتم تمثيل هذه العينات على شكل سلسلة من الأرقام ، والتي يمكن تخزينها ومعالجتها باستخدام التقنيات الرقمية.
ما هي مزايا الصوت الرقمي؟
أدى توفر التقنيات الحديثة إلى تقليل التكاليف المرتبطة بتسجيل الموسيقى وتوزيعها بشكل كبير. هذا جعل من السهل على الفنانين المستقلين مشاركة موسيقاهم مع العالم. يمكن توزيع التسجيلات الصوتية الرقمية وبيعها كملفات ، مما يلغي الحاجة إلى النسخ المادية مثل السجلات أو الكاسيت. يتلقى المستهلك خدمات بث شهيرة مثل Apple Music أو Spotify توفر وصولاً مؤقتًا إلى عروض ملايين الأغاني.
تطور الصوت الرقمي: تاريخ موجز
من الموجات الميكانيكية إلى التوقيعات الرقمية
- يمكن إرجاع تاريخ الصوت الرقمي إلى القرن التاسع عشر عندما تم استخدام الأجهزة الميكانيكية مثل أسطوانات القصدير والشمع لتسجيل الأصوات وتشغيلها.
- تم حفر هذه الأسطوانات بعناية باستخدام أخاديد جمعت وعالجت تغيرات ضغط الهواء في شكل موجات ميكانيكية.
- أتاح ظهور الجراموفونات وأشرطة الكاسيت للمستمعين الاستمتاع بالموسيقى دون الحاجة إلى حضور العروض الحية.
- ومع ذلك ، كانت جودة هذه التسجيلات محدودة وغالبًا ما كانت الأصوات مشوهة أو مفقودة بمرور الوقت.
تجربة بي بي سي وولادة الصوت الرقمي
- في الستينيات ، بدأت هيئة الإذاعة البريطانية (BBC) في تجربة نظام إرسال جديد يربط مركز البث الخاص بها بالمواقع البعيدة.
- يتطلب ذلك تطوير جهاز جديد يمكنه معالجة الأصوات بطريقة أكثر بساطة وفعالية.
- تم العثور على الحل في تنفيذ الصوت الرقمي ، والذي استخدم الأرقام المنفصلة لتمثيل التغيرات في ضغط الهواء بمرور الوقت.
- وقد مكّن ذلك من الحفاظ الدائم على الحالة الأصلية للصوت ، والتي لم يكن من الممكن الحصول عليها سابقًا ، خاصة عند المستويات المنخفضة.
- استند نظام الصوت الرقمي في بي بي سي إلى تحليل شكل الموجة ، والذي تم أخذ عينات منه بمعدل ألف مرة في الثانية وتم تخصيص رمز ثنائي فريد.
- مكّن تسجيل الصوت هذا الفني من إعادة إنشاء الصوت الأصلي من خلال بناء جهاز يمكنه قراءة وتفسير الشفرة الثنائية.
التطورات والابتكارات في مجال الصوت الرقمي
- شكل إصدار مسجل الصوت الرقمي المتاح تجارياً في الثمانينيات خطوة هائلة إلى الأمام في مجال الصوت الرقمي.
- يقوم هذا المحول التناظري إلى الرقمي بتخزين الأصوات بتنسيق رقمي يمكن حفظه ومعالجته على أجهزة الكمبيوتر.
- استمر تنسيق شريط VHS لاحقًا في هذا الاتجاه ، ومنذ ذلك الحين تم استخدام الصوت الرقمي على نطاق واسع في إنتاج الموسيقى والأفلام والتلفزيون.
- أدت التطورات التكنولوجية المستمرة والابتكارات التي لا نهاية لها في الصوت الرقمي إلى إنشاء موجات متميزة من تقنيات معالجة الصوت والحفاظ عليه.
- اليوم ، تُستخدم التوقيعات الصوتية الرقمية للحفاظ على الأصوات وتحليلها بطريقة لم يكن من الممكن الحصول عليها من قبل ، مما يجعل من الممكن الاستمتاع بجودة صوت لا مثيل لها كان من المستحيل تحقيقها في السابق.
تقنيات الصوت الرقمي
تقنيات التسجيل والتخزين
أحدثت تقنيات الصوت الرقمي ثورة في طريقة تسجيل الصوت وتخزينه. تشمل بعض التقنيات الأكثر شيوعًا ما يلي:
- التسجيل على القرص الصلب: يتم تسجيل الصوت وتخزينه على القرص الصلب ، مما يتيح سهولة تحرير الملفات الصوتية ومعالجتها.
- شريط صوتي رقمي (DAT): تنسيق تسجيل رقمي يستخدم شريط مغناطيسي لتخزين البيانات الصوتية.
- أقراص CD و DVD و Blu-ray: يمكن لهذه الأقراص الضوئية تخزين كميات كبيرة من بيانات الصوت الرقمي وتستخدم بشكل شائع لتوزيع الموسيقى والفيديو.
- قرص صغير: تنسيق قرص صغير محمول كان شائعًا في التسعينيات وأوائل القرن الحادي والعشرين.
- Super Audio CD (SACD): تنسيق صوتي عالي الدقة يستخدم قرصًا ومشغلًا خاصين لتحقيق جودة صوت أفضل من الأقراص المضغوطة القياسية.
تقنيات التشغيل
يمكن تشغيل ملفات الصوت الرقمية باستخدام مجموعة متنوعة من التقنيات ، بما في ذلك:
- أجهزة الكمبيوتر: يمكن تشغيل ملفات الصوت الرقمية على أجهزة الكمبيوتر باستخدام برنامج مشغل الوسائط.
- مشغلات الصوت الرقمية: يمكن للأجهزة المحمولة مثل iPod والهواتف الذكية تشغيل ملفات الصوت الرقمية.
- محطات العمل الصوتية الرقمية: برنامج صوتي احترافي يستخدم لتسجيل الصوت الرقمي وتحريره وخلطه.
- مشغلات الأقراص المضغوطة القياسية: يمكن لهذه المشغلات تشغيل الأقراص المضغوطة الصوتية القياسية ، والتي تستخدم تقنية الصوت الرقمي.
تقنيات البث والراديو
كان لتقنيات الصوت الرقمي أيضًا تأثير كبير على البث والراديو. تشمل بعض التقنيات الأكثر شيوعًا ما يلي:
- راديو عالي الدقة: تقنية راديو رقمية تتيح جودة صوت عالية وميزات إضافية مثل معلومات الأغنية والفنان.
- مونديال: معيار البث الإذاعي الرقمي المستخدم في أوروبا وأجزاء أخرى من العالم.
- البث الإذاعي الرقمي: تبث العديد من محطات الراديو الآن بتنسيق رقمي ، مما يسمح بجودة صوت أفضل وميزات إضافية مثل معلومات الأغنية والفنان.
تنسيقات الصوت والجودة
يمكن تخزين ملفات الصوت الرقمية بتنسيقات متنوعة ، بما في ذلك:
- MP3: تنسيق صوتي مضغوط يستخدم على نطاق واسع لتوزيع الموسيقى.
- WAV: تنسيق صوتي غير مضغوط يُستخدم بشكل شائع لتطبيقات الصوت الاحترافية.
- FLAC: تنسيق صوتي غير ضياع يوفر صوتًا عالي الجودة دون التضحية بحجم الملف.
يتم قياس جودة الصوت الرقمي من خلال الدقة والعمق. كلما زادت الدقة والعمق ، كانت جودة الصوت أفضل. تتضمن بعض القرارات والأعماق الشائعة ما يلي:
- 16 بت / 44.1 كيلو هرتز: جودة صوت القرص المضغوط.
- 24 بت / 96 كيلو هرتز: صوت عالي الدقة.
- 32 بت / 192 كيلو هرتز: صوت بجودة الاستوديو.
تطبيقات تقنيات الصوت الرقمي
تتمتع تقنيات الصوت الرقمي بمجموعة كبيرة من التطبيقات ، بما في ذلك:
- صنع صوت الحفل المثالي: تسمح تقنيات الصوت الرقمي بالتحكم الدقيق في مستويات الصوت وجودته ، مما يجعل من الممكن تحقيق صوت مثالي في إعدادات الحفلة الموسيقية الحية.
- الفنانون المستقلون: أتاحت تقنيات الصوت الرقمي للفنانين المستقلين تسجيل وتوزيع موسيقاهم دون الحاجة إلى شركة تسجيل.
- الإذاعة والبث: سمحت تقنيات الصوت الرقمي بجودة صوت أفضل وميزات إضافية في الراديو والبث.
- إنتاج الأفلام والفيديو: تُستخدم تقنيات الصوت الرقمي بشكل شائع في إنتاج الأفلام والفيديو لتسجيل وتحرير المسارات الصوتية.
- الاستخدام الشخصي: سهلت تقنيات الصوت الرقمي على الأشخاص إنشاء ومشاركة الموسيقى والتسجيلات الصوتية الخاصة بهم.
أخذ العينات الرقمية
ما هو أخذ العينات؟
أخذ العينات هو عملية تحويل الموسيقى أو أي موجة صوتية أخرى إلى تنسيق رقمي. تتضمن هذه العملية أخذ لقطات منتظمة للموجة الصوتية في وقت معين وتحويلها إلى بيانات رقمية. يحدد طول هذه اللقطات جودة الصوت الرقمي الناتج.
كيف يعمل أخذ العينات
يتضمن أخذ العينات برنامجًا خاصًا يحول الموجة الصوتية التناظرية إلى تنسيق رقمي. يأخذ البرنامج لقطات من الموجة الصوتية في وقت معين ، ثم يتم تحويل هذه اللقطات إلى بيانات رقمية. يمكن تخزين الصوت الرقمي الناتج على وسائط مختلفة مثل الأقراص ومحركات الأقراص الثابتة أو حتى تنزيلها من الإنترنت.
معدل أخذ العينات والجودة
تعتمد جودة الصوت المأخوذ على عينة على معدل أخذ العينات ، وهو عدد اللقطات المأخوذة في الثانية. كلما زاد معدل أخذ العينات ، كانت جودة الصوت الرقمي الناتج أفضل. ومع ذلك ، فإن معدل أخذ العينات الأعلى يعني أيضًا أنه يتم شغل مساحة أكبر على وسيط التخزين.
الضغط والتحويل
غالبًا ما يتم استخدام الضغط لتلائم ملفات الصوت الكبيرة على وسيط محمول أو لتنزيلها من الإنترنت. يتضمن الضغط اختيارًا معينًا الترددات والتوافقيات لإعادة إنشاء الموجة الصوتية التي تم أخذ عينات منها ، مما يترك مساحة كبيرة للمناورة لإعادة إنشاء الصوت الفعلي. هذه العملية ليست مثالية ، ويتم فقدان بعض المعلومات في عملية الضغط.
استخدامات أخذ العينات
يتم استخدام أخذ العينات بطرق مختلفة ، مثل إنشاء الموسيقى والمؤثرات الصوتية وحتى في إنتاج الفيديو. يتم استخدامه أيضًا في إنشاء الصوت الرقمي لراديو FM وكاميرات الفيديو وحتى إصدارات معينة من كاميرات Canon. يوصى بأخذ العينات للاستخدام العرضي ، ولكن للاستخدام الحرج ، يوصى بمعدل أعلى لأخذ العينات.
واجهات
ما هي واجهات الصوت؟
واجهات الصوت هي أجهزة تقوم بتحويل الإشارات الصوتية التناظرية من الميكروفونات والأدوات إلى إشارات رقمية يمكن معالجتها بواسطة برنامج على الكمبيوتر. كما يقومون بتوجيه الإشارات الصوتية الرقمية من الكمبيوتر إلى سماعات الرأس وشاشات الاستوديو والأجهزة الطرفية الأخرى. هناك العديد من الأنواع المختلفة لواجهات الصوت المتاحة ، ولكن النوع الأكثر شيوعًا وعالميًا هو ذراع USB واجهة (الناقل التسلسلي العالمي).
لماذا تحتاج إلى واجهة صوتية؟
إذا كنت تقوم بتشغيل برنامج صوتي على جهاز الكمبيوتر الخاص بك وتريد تسجيل صوت عالي الجودة أو تشغيله ، فستحتاج إلى واجهة صوتية. تحتوي معظم أجهزة الكمبيوتر على واجهة صوتية مدمجة ، ولكنها غالبًا ما تكون أساسية جدًا ولا توفر أفضل جودة. ستمنحك واجهة الصوت الخارجية جودة صوت أفضل ، والمزيد من المدخلات والمخرجات ، والمزيد من التحكم في الصوت.
ما هي أحدث إصدارات واجهات الصوت؟
تتوفر أحدث إصدارات واجهات الصوت في المتاجر التي تبيع معدات موسيقية. إنها رخيصة جدًا هذه الأيام ويمكنك دفع الأسهم القديمة بسرعة. من الواضح أنه كلما رغبت في التسوق بشكل أسرع ، أسرع يمكنك العثور على أحدث إصدارات واجهات الصوت.
جودة الصوت الرقمي
المُقدّمة
عندما يتعلق الأمر بالصوت الرقمي ، فإن الجودة عامل حاسم. يتم تحقيق التمثيل الرقمي للإشارات الصوتية من خلال عملية تسمى أخذ العينات ، والتي تتضمن أخذ إشارات تناظرية مستمرة وتحويلها إلى قيم عددية. أحدثت هذه العملية ثورة في طريقة التقاط الصوت ومعالجته وإعادة إنتاجه ، ولكنها أيضًا تجلب تحديات واعتبارات جديدة لجودة الصوت.
أخذ العينات والترددات
يتمثل المبدأ الأساسي للصوت الرقمي في التقاط الصوت وتمثيله كسلسلة من القيم الرقمية ، والتي يمكن معالجتها ومعالجتها باستخدام تطبيقات البرامج. تعتمد جودة الصوت الرقمي على مدى دقة تمثيل هذه القيم للصوت الأصلي. يتم تحديد ذلك من خلال معدل أخذ العينات ، وهو عدد المرات في الثانية التي يتم فيها قياس الإشارة التناظرية وتحويلها إلى إشارة رقمية.
عادةً ما تستخدم الموسيقى الحديثة معدل أخذ العينات 44.1 كيلو هرتز ، مما يعني أن الإشارة التناظرية يتم التقاطها 44,100 مرة في الثانية. هذا هو نفس معدل أخذ العينات المستخدم للأقراص المدمجة ، وهي وسيلة شائعة لتوزيع الصوت الرقمي. تتوفر أيضًا معدلات أخذ عينات أعلى ، مثل 96 كيلو هرتز أو 192 كيلو هرتز ، ويمكن أن توفر جودة أفضل ، ولكنها تتطلب أيضًا مساحة تخزين أكبر وقوة معالجة.
ترميز الإشارات الرقمية
بمجرد أخذ عينات الإشارة التناظرية ، يتم تشفيرها في إشارة رقمية باستخدام عملية تسمى تعديل رمز النبض (PCM). يمثل PCM سعة الإشارة التناظرية في كل نقطة أخذ عينات كقيمة عددية ، والتي يتم تخزينها بعد ذلك كسلسلة من الأرقام الثنائية (بتات). يحدد عدد البتات المستخدمة لتمثيل كل عينة عمق البت ، مما يؤثر على النطاق الديناميكي ودقة الصوت الرقمي.
على سبيل المثال ، يستخدم القرص المضغوط عمق بت 16 بت ، والذي يمكن أن يمثل 65,536،96 من مستويات السعة المختلفة. يوفر هذا نطاقًا ديناميكيًا يبلغ حوالي 24 ديسيبل ، وهو ما يكفي لمعظم بيئات الاستماع. يمكن أن توفر أعماق البت الأعلى ، مثل 32 بت أو XNUMX بت ، جودة أفضل ونطاقًا ديناميكيًا ، ولكنها تتطلب أيضًا مساحة تخزين أكبر وقوة معالجة أكبر.
معالجة الصوت الرقمي
تتمثل إحدى مزايا الصوت الرقمي في القدرة على معالجة الإشارة ومعالجتها باستخدام تطبيقات البرامج. يمكن أن يشمل ذلك التحرير والمزج وتطبيق التأثيرات ومحاكاة بيئات مختلفة. ومع ذلك ، يمكن أن تؤثر هذه العمليات أيضًا على جودة الصوت الرقمي.
على سبيل المثال ، يمكن أن يؤدي تطبيق تأثيرات أو تغييرات معينة على إشارة الصوت إلى خفض الجودة أو إدخال عناصر أثرية. من المهم فهم قيود وإمكانيات البرنامج المستخدم ، بالإضافة إلى المتطلبات المحددة لمشروع الصوت.
إنتاج الموسيقى المستقلة مع الصوت الرقمي
من الطوابق المكتنزة إلى المعدات ذات الأسعار المعقولة
لقد ولت الأيام التي كان فيها تسجيل الموسيقى بشكل احترافي يعني الاستثمار في الطوابق الكبيرة والمعدات باهظة الثمن. مع ظهور الصوت الرقمي ، أصبح بإمكان الفنانين المستقلين حول العالم الآن تأليف الموسيقى في استوديوهاتهم المنزلية كل يوم. أدى توفر المعدات بأسعار معقولة إلى تغيير صناعة الموسيقى بشكل كبير ، مما أحدث تأثيرًا إيجابيًا على الموسيقيين الذين يمكنهم الآن إنتاج موسيقاهم الخاصة دون الإفلاس.
فهم جودة الصوت الرقمي
الصوت الرقمي هو طريقة لتسجيل الموجات الصوتية كبيانات رقمية. تؤثر الدقة ومعدل عينة الصوت الرقمي على جودة الصوت. فيما يلي نبذة مختصرة عن كيفية تطور جودة الصوت الرقمي على مر السنين:
- في الأيام الأولى للصوت الرقمي ، كانت معدلات العينة منخفضة ، مما أدى إلى ضعف جودة الصوت.
- مع تحسن التكنولوجيا ، زادت معدلات العينة ، مما أدى إلى جودة صوت أفضل.
- اليوم ، جودة الصوت الرقمي عالية بشكل لا يصدق ، مع معدلات عينات وعمق بت يلتقط بدقة موجات الصوت.
تسجيل الصوت الرقمي ومعالجته
لتسجيل الصوت الرقمي ، يستخدم الموسيقيون لوحات مفاتيح مستقلة ، وأدوات افتراضية ، ومُركِّبات برمجية ، ومكونات FX. تتضمن عملية التسجيل تحويل الإشارات التناظرية إلى بيانات رقمية باستخدام المحولات التناظرية إلى الرقمية. ثم يتم تخزين البيانات الرقمية كملفات على جهاز الكمبيوتر. يعتمد حجم الملفات على الدقة ومعدل عينة التسجيل.
الكمون والإنتاج
الكمون هو التأخير بين إدخال الصوت ومعالجته. في إنتاج موسيقي، يمكن أن يمثل وقت الاستجابة مشكلة عند تسجيل المسارات المتعددة أو السيقان. لتجنب زمن الوصول ، يعتمد الموسيقيون على واجهات ومعالجات صوتية بزمن انتقال منخفض. تتم معالجة إشارات البيانات الرقمية من خلال دائرة ، والتي تولد صورة موجية للصوت. ثم يتم إعادة بناء صورة الموجة هذه في صوت بواسطة جهاز التشغيل.
التشوهات والنطاق الديناميكي
يحتوي الصوت الرقمي على نطاق ديناميكي عالٍ ، مما يعني أنه يمكنه التقاط النطاق الكامل للصوت بدقة. ومع ذلك ، يمكن أن يعاني الصوت الرقمي أيضًا من التشوهات ، مثل تشويه القطع والتكميم. يحدث القطع عندما تتجاوز إشارة الإدخال حيز الرأس للنظام الرقمي ، مما يؤدي إلى حدوث تشويه. يحدث التشوه الكمي عندما يقوم النظام الرقمي بتقريب الإشارة لتلائم الأجزاء الصلبة ، مما يطبع عدم الدقة في نقاط زمنية معينة.
منصات التوزيع الاجتماعي
مع ظهور منصات التوزيع الاجتماعي ، يمكن للموسيقيين المستقلين الآن توزيع موسيقاهم على جمهور عالمي دون الحاجة إلى شركة تسجيل. تسمح هذه المنصات للموسيقيين بتحميل الموسيقى الخاصة بهم ومشاركتها مع متابعيهم. لقد أحدث إضفاء الطابع الديمقراطي على توزيع الموسيقى ثورة تقنية حقيقية ، مما منح الموسيقيين حرية إنشاء ومشاركة موسيقاهم مع العالم.
وفي الختام
إذن هناك ، كل ما تحتاج لمعرفته حول الصوت الرقمي باختصار. الصوت الرقمي هو تمثيل الصوت كقيم عددية منفصلة ، وليس كموجات فيزيائية مستمرة.
أحدث الصوت الرقمي ثورة في طريقة تسجيل الموسيقى وتخزينها ومعالجتها والاستماع إليها. لذا ، لا تخف من الغوص والاستمتاع بمزايا هذه التكنولوجيا المذهلة!
أنا Joost Nusselder ، مؤسس Neaera ومسوق محتوى ، أبي ، وأحب تجربة معدات جديدة مع الغيتار في قلب شغفي ، ومع فريقي ، أعمل على إنشاء مقالات مدونة متعمقة منذ عام 2020 لمساعدة القراء المخلصين مع نصائح حول التسجيل والغيتار.
