Как става това? Как звукът стига от източника до високоговорителя, за да можете да го чуете?
Аудио сигналът е електрическо представяне на звука в аудио честота диапазон от 20 до 20,000 XNUMX Hz. Те могат да бъдат синтезирани директно или да произхождат от микрофон или преобразувател на инструмент. Потокът на сигнала е пътят от източника до високоговорителя, където аудио сигналът се преобразува в звук.
Нека да разгледаме какво е аудио сигнал и КАК работи. Също така ще обсъдя различните типове сигнален поток и как да настроите сигнален поток за домашна аудио система.
Разбиране на обработката на аудио сигнали
Какво е обработка на аудио сигнали?
Чудили ли сте се някога как се събират любимите ви песни? Е, всичко е благодарение на обработката на аудио сигнала! Обработката на аудио сигнал е процес на преобразуване на звука в цифрови формати, манипулиране на звуковите честоти и добавяне на ефекти за създаване на перфектната песен. Използва се в звукозаписни студиа, на компютри и лаптопи и дори на специализирано оборудване за запис.
Първи стъпки с обработката на аудио сигнали
Ако се интересувате да научите повече за обработката на аудиосигнали, Въведение в обработката на аудиосигнали на Warren Koontz е идеалното място да започнете. Обхваща основите на звука и аналоговите аудио сигнали, семплиране и квантуване Цифрово аудио сигнали, обработка на времева и честотна област и дори специфични приложения като проектиране на еквалайзер, генериране на ефект и компресиране на файлове.
Научете обработка на аудио сигнали с MATLAB
Най-добрата част от тази книга е, че тя идва с примери и упражнения, които използват MATLAB скриптове и функции. Това означава, че можете да обработвате аудио в реално време на собствения си компютър и да разберете по-добре как работи обработката на аудио сигнала.
За автора
Уорън Кунц е почетен професор в Рочестърския технологичен институт. Има бакалавърска степен от Университета на Мериленд, магистърска степен от Масачузетския технологичен институт и докторска степен. от университета Purdue, всички в областта на електроинженерството. Той прекарва повече от 30 години в Bell Laboratories, разработвайки системи за цифрово предаване, а след пенсионирането си се присъединява към преподавателите в RIT, за да помогне за създаването на опция за технология за аудио инженерство. Koontz продължи изследванията си в областта на аудио инженерството и публикува и представи резултатите от своите изследвания.
Науката зад променливите токове
Какво е AC?
Променливите токове (AC) са като дивото дете на електричеството – те не остават на едно място и винаги се променят. За разлика от постоянния ток (DC), който тече само в една посока, AC непрекъснато превключва между положителен и отрицателен. Ето защо се използва в аудиосигнали – може да пресъздава сложни звуци с точност.
Как действа тя?
AC аудио сигналите се модулират, за да съответстват на височината на възпроизвеждания звук, точно както звуковите вълни се редуват между високо и ниско налягане. Това става чрез промяна на две стойности – честота и амплитуда.
- Честота: Колко често сигналът се променя от положителен на отрицателен.
- Амплитуда: Нивото или силата на звука на сигнала, измерена в децибели.
Защо AC е толкова страхотен?
AC е като супергероя на електричеството – може да прави неща, които другите форми на електричество не могат. Може да приема сложни звуци и да ги превръща в електрически сигнали, след което отново да ги превръща в звук. Това е като магия, но с наука!
Какво е сигнален поток?
Основите
Потокът на сигнала е като игра на телефон, но със звук. Това е пътуването, което звукът изминава от източника до ушите ви. Може да е кратко пътуване, като например когато слушате любимите си мелодии на домашната си стерео уредба. Или може да е дълго, криволичещо пътуване, като когато сте в звукозаписно студио с всичките звънци и свирки.
Върнете се в началото
Що се отнася до потока на сигнала, има много спирки по пътя. Звукът може да премине през смесителна конзола, външно аудио оборудване и дори различни стаи. Това е като голяма стара аудио щафета!
Ползите
Красотата на потока на сигнала е, че може да ви помогне да направите звука си по-добър. Може да ви помогне да контролирате сила на звука, добавяйте ефекти и дори се уверете, че звукът отива на правилното място. Така че, ако търсите да извлечете максимума от вашето аудио, тогава ще искате да се запознаете с потока на сигнала.
Разбиране на аудио сигналите
Какво представляват аудио сигналите?
Аудио сигналите са като езика на вашите високоговорители. Те са тези, които казват на вашите високоговорители какво да кажат и колко силно да го кажат. Те са тези, които карат музиката ви да звучи страхотно, филмите ви да звучат интензивно, а подкастите ви да звучат като професионален запис.
Какви параметри характеризират аудио сигналите?
Аудио сигналите могат да се характеризират с няколко различни параметъра:
- Широчина на честотната лента: Това е диапазонът от честоти, които сигналът може да носи.
- Номинално ниво: Това е средното ниво на сигнала.
- Ниво на мощност в децибели (dB): Това е мярката за силата на сигнала спрямо референтно ниво.
- Ниво на напрежение: Това е мярката за силата на сигнала спрямо импеданса на пътя на сигнала.
Какви са различните нива на аудио сигналите?
Аудио сигналите идват на различни нива в зависимост от приложението. Ето кратък преглед на най-често срещаните нива:
- Ниво на линия: Това е стандартното ниво за професионални смесителни конзоли.
- Потребителско ниво: Това е по-ниско ниво от линейното и се използва за потребителско аудио оборудване.
- Ниво на микрофона: Това е най-ниското ниво и се използва за микрофони.
Какво означава всичко това?
С две думи, аудио сигналите са като езика на вашите високоговорители. Те казват на вашите високоговорители какво да кажат, колко силно да го кажат и как да направят вашата музика, филми и подкасти да звучат страхотно. Така че, ако искате вашето аудио да звучи най-добре, трябва да разберете различните параметри и нива на аудио сигналите.
Какво е цифрово аудио?
Какво е това?
Цифровото аудио е цифровата форма на аудио сигнал. Използва се във всички видове аудио плъгини и софтуер за цифрови аудио работни станции (DAW). По принцип това е информацията, която преминава през DAW от аудио запис към плъгин и излиза хардуерен изход.
Как се транспортира?
Цифровото аудио може да се изпраща по различни кабели, включително:
- Оптични влакна
- коаксиален
- Усукана двойка
Плюс това, линеен код и комуникационен протокол се прилагат за изобразяване на цифров сигнал за предавателна среда. Някои от най-популярните цифрови аудио транспорти включват:
- ТРАДИЦИЯ
- TDIF
- TOSLINK
- S / PDIF
- AES3
- МАДИ
- Аудио през Ethernet
- Аудио през IP
И така, какво означава всичко това?
Казано на неспециалистите, цифровото аудио е начин за изпращане на аудио сигнали по кабели и по въздуха. Използва се във всички видове аудио плъгини и софтуер за цифрови аудио работни станции (DAW). Така че, ако сте музикант, производител, или аудио инженер, има вероятност да сте използвали цифрово аудио в някакъв момент от кариерата си.
Манипулиране на аудио сигнали
Какво е обработка на сигнала?
Обработката на сигнала е начин за вземане на аудио сигнал, като звук, и промяната му по някакъв начин. Това е като да вземете звук, да го включите в компютър и след това да използвате куп копчета и дискове, за да звучи различно.
Какво можете да направите с обработката на сигнали?
Обработката на сигнала може да се използва за извършване на всякакви страхотни неща със звук. Ето някои от възможностите:
- Високите или ниските честоти могат да бъдат филтрирани.
- Определени честоти могат да бъдат подчертани или минимизирани с еквалайзер.
- Хармонични обертонове могат да се добавят с изкривяване.
- Амплитудата може да се контролира с компресор.
- Могат да се добавят музикални ефекти като реверберация, припев и забавяне.
- Общото ниво на сигнала може да се регулира с фейдър или усилвател.
- Множество сигнали могат да се комбинират с миксер.
Какво означава всичко това?
С две думи, обработката на сигнала е начин да вземете звук и да го направите да звучи напълно различно. Можете да го направите по-силен или по-тих, да добавите ефекти или дори да комбинирате няколко звуци в един. Все едно да имате звукова детска площадка, на която да играете!
Какво е трансдукция?
Основите
Трансдукцията е процес на преобразуване на звука в електрически сигнали. С други думи, това е процесът на превръщане на звуковите вълни в 0s и 1s. Това е като магически мост между физическия и цифровия свят.
Играчите
Има двама основни играчи в играта на трансдукция:
- Микрофони: Тези преобразуватели приемат звукови вълни и ги превръщат в електрически сигнали.
- Високоговорители: Тези преобразуватели приемат електрически сигнали и ги превръщат в звукови вълни.
Видовете
Когато става въпрос за трансдукция, има два основни типа аудио сигнали: аналогови и цифрови. Аналоговият е оригиналната звукова вълна, докато цифровият е версията 0s и 1s.
Процеса
Процесът на трансдукция е доста прост. Първо, звукова вълна се среща от микрофонна капсула. След това тази капсула преобразува механичната енергия на вибрациите в електрически ток. След това този ток се усилва и преобразува в цифров сигнал. Накрая този цифров сигнал се преобразува обратно в звукова вълна от високоговорител.
Забавната наука
Нашите уши също преобразуват звука в електрически сигнали, но това са слухови сигнали, а не аудио сигнали. Слуховите сигнали са за слуха, докато аудио сигналите са за технологията.
Ето го – бързо и лесно ръководство за трансдукция. Сега можете да впечатлите приятелите си със знанията си за магическия процес на превръщане на звуковите вълни в 0s и 1s!
Разбиране на скалата на децибелите
Какво е децибел?
Когато гледате измервател на сигнала, вие гледате информация за децибели. Децибелите измерват силата или амплитудата на звука. Това е логаритмична скала, а не линейна, което означава, че може да измерва огромен диапазон от нива на звукова мощност. Човешкото ухо е невероятно устройство, което може да разпознае звука от падаща карфица наблизо, както и рева на реактивен двигател в далечината.
Единици за измерване на шум
Когато измервате нивата на шума със звукомер, измервате интензитета на шума в децибели (dB). Звукомерът използва дисплей с диапазон на децибели и разделителна способност, за да се приближи до динамичния диапазон на ухото. Би било трудно да се произведе шумомер с линейна производителност, така че се използва логаритмична скала, като се използва 10 като основа.
Децибелни нива на обичайните звуци
Ето списък на нивата на често срещани звуци в децибели:
- Почти пълна тишина — 0 dB
- Шепот — 15 dB
- Библиотека — 45 dB
- Нормален разговор — 60 dB
- Промиване на тоалетна — 75–85 dB
- Шумен ресторант — 90 dB
- Пиков шум в болнично отделение — 100 dB
- Бебешки плач — 110 dB
- Реактивен двигател - 120 dB
- Porsche 911 Carrera RSR Turbo 2.1–138 dB
- Пукане на балон — 157 dB
Видове децибели
Когато става въпрос за аудио, има няколко вида децибели:
- SPL (Нива на звуково налягане): измерва звуци от реалния свят (несигнални), измерени със специализиран SPL метър.
- dBFS (Decibels Full Scale): как се измерват нивата на цифровия сигнал в света на 0s и 1s, където максималната сила на сигнала =0 на измервателния уред.
- dBV (децибели волт): използва се главно в аналогово оборудване или цифров софтуер, който емулира аналогово оборудване. VU измервателите регистрират средни нива на звука, за разлика от пиковите измерватели, които показват само най-силните моментни пикови сигнали. В ранните дни на аналоговото аудио, магнитната лента не можеше да запише толкова много аудио сигнал в сравнение с магнитната лента, произведена десетилетия по-късно, така че стана приемливо да се записва над 0 в зависимост от използваната лента, до +3 или +6 или дори по-висока.
Разбиране на аудио форматите
Какво е аудио формат?
Когато записвате аудио, трябва да решите как ще се съхранява. Това означава да изберете правилния аудио формат, битова дълбочина и честота на дискретизация. Това е като да изберете правилните настройки на камерата за снимка. Можете да изберете JPEG качество (ниско, средно, високо) или да запишете максималното количество детайли в RAW файл.
Аудио форматите са като форматите за изображения – .png, .tif, .jpg, .bmp, .svg – но за звук. Аудио форматът определя колко данни се използват за представяне на аудиото, дали са компресирани или не и какъв тип данни се използват.
Некомпресирано аудио
Когато става въпрос за аудио продукция, обикновено ще искате да се придържате към некомпресирано аудио. По този начин можете да контролирате как се разпространява аудиото. Дори ако използвате платформа като Vimeo, YouTube или Spotify, ще искате първо да овладеете аудиото в некомпресиран формат.
Компресирано аудио
Ако работите с музика, може да се наложи да компресирате аудио файла, ако е твърде голям за платформата за разпространение. Например Distrokid приема само файлове до 1 GB. Така че, ако песента ви е наистина дълга, ще трябва да я компресирате.
Най-често срещаните файлови формати за създаване на музика са WAV и FLAC. FLAC е формат за компресия без загуби, който е по-добър от mp3. Spotify препоръчва използването на AAC формат.
Експортиране на аудио
Когато експортирате аудио като част от видеоклип, обикновено ще имате няколко предварително зададени настройки, от които да избирате (напр. YouTube, Vimeo, Mobile, Web, Apple Pro Res.). Аудиото ще бъде компресирано заедно с видеото въз основа на вашите настройки за експортиране.
Ако имате случай на употреба, който не отговаря на предварително зададените настройки, можете да направите допълнително проучване онлайн, за да разберете най-добрите настройки.
Сравнение на размера на файла
Ето сравнение на размерите на файловете в различните аудио формати:
- WAV: голям
- FLAC: Среден
- MP3: малък
И така, ето го! Вече знаете всичко за аудио форматите.
Какво е битова дълбочина?
Битовата дълбочина е технически термин, който се използва за описване на динамичната разделителна способност на вълновата форма на звука. Това е малко като броя на десетичните знаци, използвани за представяне на целия аудио файл, и е ключов фактор при определяне на цялостното качество и разделителна способност на звука.
Основите на битовата дълбочина
Дълбочината на битовете е свързана с диапазона от стойности, използвани за представяне на най-силните и най-тихите сигнали, които могат да бъдат записани в цифров носител. Ето кратък преглед на основите:
- Стойностите на битовата дълбочина представляват динамичната разделителна способност на вълновата форма на звука.
- Дълбочината на битовете също така определя общия брой десетични знаци за всички 0 и 1, използвани за представяне на целия аудио файл.
- Най-често срещаните стандарти за битова дълбочина са 16-битови и 24-битови. Колкото повече бита се използват, толкова по-голям е звуковият файл и толкова по-високо качество или разделителна способност ще бъде.
- CD аудиото се определя като 16-битова среда, докато DVD дисковете могат да възпроизвеждат 16, 20 или 24-битово аудио.
Битовата дълбочина като творчески параметър
Битовата дълбочина не е просто технически термин – тя може да се използва и като творчески параметър. Например, има цял жанр електронна музика, наречен Chiptune, който емулира начина, по който звучи звукът, когато се възпроизвежда на по-ранни поколения компютри с 8-битови процесори.
Така че, ако искате да добавите малко lo-fi привкус към звука си, битовата дълбочина определено е нещо, което трябва да имате предвид. Само не забравяйте, че колкото повече бита се използват, толкова по-голям е звуковият файл и толкова по-високо качество или разделителна способност ще бъде.
Заключение
Вече знаете всичко за аудио сигнала като ПРЕДСТАВЯНЕ на звука като сигнал под формата на електрически или механични вибрации. Това е как чуваме музика и как я записваме. Това е начинът, по който го споделяме с другите и как му се наслаждаваме на нашите устройства.
Така че, не се страхувайте да започнете с него и се забавлявайте!
Аз съм Joost Nusselder, основател на Neaera и търговец на съдържание, татко и обичам да изпробвам ново оборудване с китара в сърцето на моята страст и заедно с моя екип създавам задълбочени статии в блога от 2020 г. да помогне на лоялните читатели със съвети за запис и китара.
