Какво е цифрово аудио? Това е въпрос, който много от нас са си задавали в даден момент и не е лесен отговор.
Цифровото аудио е представяне на звук в цифров формат. Това е начин за съхраняване, манипулиране и предаване на аудио сигнали в цифрова форма, за разлика от аналоговата. Това е огромен напредък в аудиотехнологиите.
В тази статия ще обясня какво е цифрово аудио, как е различно от аналоговото аудио и как е променило начина, по който записваме, съхраняваме и слушаме аудио.
Overview
Какво е цифрово аудио?
Цифровото аудио се отнася до представянето на звук в цифров формат. Това означава, че звуковите вълни се преобразуват в поредица от числа, които могат да се съхраняват, манипулират и предават с помощта на цифрови технологии.
Как се генерира цифрово аудио?
Цифровото аудио се генерира чрез вземане на дискретни проби от аналогова звукова вълна на редовни интервали. След това тези проби се представят като поредица от числа, които могат да се съхраняват и манипулират с помощта на цифрови технологии.
Какви са предимствата на цифровото аудио?
Наличието на съвременни технологии значително намали разходите, свързани със записването и разпространението на музика. Това улесни независимите артисти да споделят музиката си със света. Цифровите аудио записи могат да се разпространяват и продават като файлове, елиминирайки необходимостта от физически копия като плочи или касети. Потребителят получава популярни услуги за стрийминг като Apple Music или Spotify, които предлагат временен достъп до представяния на милиони песни.
Еволюцията на цифровото аудио: кратка история
От механични вълни до цифрови подписи
- Историята на цифровото аудио може да бъде проследена до 19 век, когато механични устройства като калай и восъчни цилиндри са били използвани за записване и възпроизвеждане на звуци.
- Тези цилиндри бяха внимателно гравирани с канали, които събираха и обработваха промените в налягането на въздуха под формата на механични вълни.
- Появата на грамофоните и по-късно на касетите направи възможно слушателите да се наслаждават на музика, без да се налага да посещават изпълнения на живо.
- Качеството на тези записи обаче беше ограничено и звуците често бяха изкривени или изгубени с времето.
Експериментът на BBC и раждането на цифровото аудио
- През 1960-те години на миналия век BBC започва да експериментира с нова система за предаване, която свързва центъра за излъчване с отдалечени места.
- Това изисква разработването на ново устройство, което може да обработва звуци по по-прост и ефективен начин.
- Решението беше намерено в прилагането на цифрово аудио, което използва дискретни числа, за да представи промените във въздушното налягане във времето.
- Това позволи постоянното запазване на първоначалното състояние на звука, което преди беше невъзможно, особено при ниски нива.
- Цифровата аудио система на BBC се основава на анализа на формата на вълната, която се семплира със скорост хиляда пъти в секунда и й се присвоява уникален двоичен код.
- Този запис на звука позволи на техник да пресъздаде оригиналния звук чрез изграждане на устройство, което може да чете и интерпретира двоичния код.
Напредък и иновации в цифровото аудио
- Пускането на предлагания в търговската мрежа цифров аудиорекордер през 1980-те години бележи огромна крачка напред в областта на цифровото аудио.
- Този аналогово-цифров преобразувател съхранява звуци в цифров формат, който може да бъде запазен и манипулиран на компютри.
- Форматът на лента VHS по-късно продължи тази тенденция и оттогава цифровото аудио се използва широко в музикалната продукция, филмите и телевизията.
- Постоянният технологичен напредък и безкрайните иновации в цифровото аудио доведоха до създаването на различни вълни от техники за обработка и съхранение на звук.
- Днес цифровите аудио подписи се използват за запазване и анализиране на звуци по начин, който някога е бил недостижим, което прави възможно да се насладите на ненадминато качество на звука, което преди беше невъзможно да се постигне.
Цифрови аудио технологии
Технологии за запис и съхранение
Цифровите аудио технологии революционизираха начина, по който записваме и съхраняваме аудио. Някои от най-популярните технологии включват:
- Запис на твърд диск: Аудиото се записва и съхранява на твърд диск, което позволява лесно редактиране и манипулиране на аудио файловете.
- Цифрова аудио лента (DAT): Формат за цифров запис, който използва магнитна лента за съхраняване на аудио данни.
- CD, DVD и Blu-ray дискове: Тези оптични дискове могат да съхраняват големи количества цифрови аудио данни и обикновено се използват за разпространение на музика и видео.
- Минидиск: Малък преносим формат на диск, който беше популярен през 1990-те и началото на 2000-те години.
- Super Audio CD (SACD): аудио формат с висока разделителна способност, който използва специален диск и плейър за постигане на по-добро качество на звука от стандартните компактдискове.
Технологии за възпроизвеждане
Цифровите аудио файлове могат да се възпроизвеждат с помощта на различни технологии, включително:
- Компютри: Цифровите аудио файлове могат да се възпроизвеждат на компютри с помощта на софтуер за медиен плейър.
- Цифрови аудио плейъри: Преносими устройства като iPod и смартфони могат да възпроизвеждат цифрови аудио файлове.
- Работна станция Цифрови аудио работни станции: Професионален аудио софтуер, използван за запис, редактиране и смесване на цифрово аудио.
- Стандартни CD плейъри: Тези плейъри могат да възпроизвеждат стандартни аудио компактдискове, които използват цифрова аудио технология.
Радиоразпръскващи и радиотехнологии
Цифровите аудио технологии също оказаха значително влияние върху излъчването и радиото. Някои от най-популярните технологии включват:
- HD радио: цифрова радио технология, която позволява по-високо качество на звука и допълнителни функции като информация за песен и изпълнител.
- Mondiale: Стандарт за цифрово радиоразпръскване, използван в Европа и други части на света.
- Цифрово радиоразпръскване: Много радиостанции сега излъчват в цифров формат, което позволява по-добро качество на звука и допълнителни функции като информация за песен и изпълнител.
Аудио формати и качество
Цифровите аудио файлове могат да се съхраняват в различни формати, включително:
- MP3: Компресиран аудио формат, който се използва широко за разпространение на музика.
- WAV: Некомпресиран аудио формат, който обикновено се използва за професионални аудио приложения.
- FLAC: Аудио формат без загуби, който осигурява висококачествен звук, без да се жертва размерът на файла.
Качеството на цифровото аудио се измерва с неговата разделителна способност и дълбочина. Колкото по-висока е разделителната способност и дълбочината, толкова по-добро е качеството на звука. Някои често срещани разделителни способности и дълбочини включват:
- 16-bit/44.1kHz: аудио с CD качество.
- 24-bit/96kHz: аудио с висока разделителна способност.
- 32-bit/192kHz: аудио със студийно качество.
Приложения на цифровите аудио технологии
Цифровите аудио технологии имат широк спектър от приложения, включително:
- Създаване на перфектен концертен звук: Цифровите аудио технологии позволяват прецизен контрол върху нивата и качеството на звука, което прави възможно постигането на перфектен звук в концертни настройки на живо.
- Независими артисти: Цифровите аудио технологии направиха възможно независимите артисти да записват и разпространяват музиката си без необходимост от звукозаписна компания.
- Радио и излъчване: Цифровите аудио технологии позволиха по-добро качество на звука и допълнителни функции в радиото и излъчването.
- Филмова и видео продукция: Цифровите аудио технологии обикновено се използват във филмовата и видео продукцията за записване и редактиране на аудио записи.
- Лична употреба: Цифровите аудио технологии улесниха хората да създават и споделят своя собствена музика и аудио записи.
Цифрово вземане на проби
Какво е вземане на проби?
Семплирането е процес на трансформиране на музикална или друга звукова вълна в цифров формат. Този процес включва редовно правене на моментни снимки на звуковата вълна в определен момент от време и преобразуването им в цифрови данни. Дължината на тези моментни снимки определя качеството на получения цифров звук.
Как работи вземането на проби
Семплирането включва специален софтуер, който преобразува аналоговата звукова вълна в цифров формат. Софтуерът прави моментни снимки на звуковата вълна в определен момент от време и тези моментни снимки след това се преобразуват в цифрови данни. Полученото цифрово аудио може да се съхранява на различни носители като дискове, твърди дискове или дори да се изтегли от интернет.
Честота на вземане на проби и качество
Качеството на семплирания звук зависи от честотата на семплиране, която е броят моментни снимки, направени за секунда. Колкото по-висока е честотата на дискретизация, толкова по-добро е качеството на получения цифров звук. Въпреки това, по-високата честота на дискретизация също означава, че се заема повече място на носителя за съхранение.
Компресия и преобразуване
За да поставите големи аудио файлове на преносим носител или да ги изтеглите от интернет, често се използва компресия. Компресирането включва избор на определени честоти и хармоници за пресъздаване на семплираната звукова вълна, оставяйки много място за мърдане за пресъздаване на действителния звук. Този процес не е перфектен и част от информацията се губи в процеса на компресиране.
Използване на вземане на проби
Семплирането се използва по различни начини, като например създаване на музика, звукови ефекти и дори във видео продукцията. Използва се и при създаването на цифрово аудио за FM радио, видеокамери и дори някои версии на фотоапарати на Canon. Вземането на проби се препоръчва за случайна употреба, но за критична употреба се препоръчва по-висока честота на вземане на проби.
Интерфейси
Какво представляват аудио интерфейсите?
Аудио интерфейсите са устройства, които преобразуват аналогови аудио сигнали от микрофони и инструменти в цифрови сигнали, които могат да бъдат обработени от софтуер на компютър. Те също така насочват цифрови аудио сигнали от компютъра към слушалки, студийни монитори и други периферни устройства. Има много различни видове аудио интерфейси, но най-често срещаният и универсален тип е USB (Универсална серийна шина) интерфейс.
Защо ви е необходим аудио интерфейс?
Ако използвате аудио софтуер на вашия компютър и искате да записвате или възпроизвеждате висококачествено аудио, ще ви трябва аудио интерфейс. Повечето компютри имат вграден аудио интерфейс, но те често са доста основни и не осигуряват най-доброто качество. Външен аудио интерфейс ще ви даде по-добро качество на звука, повече входове и изходи и повече контрол върху вашето аудио.
Кои са най-новите версии на аудио интерфейсите?
Най-новите версии на аудио интерфейсите се предлагат в магазините, които продават музикално оборудване. Те са доста евтини в наши дни и можете бързо да изтласкате стари запаси. Очевидно колкото по-бързо искате да пазарувате, толкова по-бързо можете да намерите най-новите версии на аудио интерфейси.
Цифрово аудио качество
Въведение
Когато става дума за цифрово аудио, качеството е решаващ фактор. Цифровото представяне на аудио сигналите се постига чрез процес, наречен семплиране, който включва вземане на непрекъснати аналогови сигнали и преобразуването им в числени стойности. Този процес революционизира начина, по който улавяме, манипулираме и възпроизвеждаме звук, но също така носи нови предизвикателства и съображения за аудио качество.
Семплиране и честоти
Основният принцип на цифровото аудио е да улавя и представя звука като поредица от числови стойности, които могат да бъдат манипулирани и обработвани с помощта на софтуерни приложения. Качеството на цифровото аудио зависи от това колко точно тези стойности представят оригиналния звук. Това се определя от честотата на дискретизация, която е броят пъти в секунда, когато аналоговият сигнал се измерва и преобразува в цифров сигнал.
Съвременната музика обикновено използва честота на семплиране от 44.1 kHz, което означава, че аналоговият сигнал се приема 44,100 96 пъти в секунда. Това е същата честота на дискретизация, използвана за компактдискове, които са обичайна среда за разпространение на цифрово аудио. По-високи честоти на семплиране, като 192 kHz или XNUMX kHz, също са налични и могат да осигурят по-добро качество, но също така изискват повече място за съхранение и процесорна мощност.
Кодиране на цифров сигнал
След като аналоговият сигнал бъде семплиран, той се кодира в цифров сигнал с помощта на процес, наречен импулсно-кодова модулация (PCM). PCM представлява амплитудата на аналоговия сигнал във всяка точка на вземане на проби като числова стойност, която след това се съхранява като поредица от двоични цифри (битове). Броят на битовете, използвани за представяне на всяка проба, определя битовата дълбочина, която влияе върху динамичния обхват и разделителната способност на цифровото аудио.
Например, CD използва битова дълбочина от 16 бита, което може да представлява 65,536 96 различни нива на амплитуда. Това осигурява динамичен диапазон от приблизително 24 dB, което е достатъчно за повечето среди за слушане. По-високите битови дълбочини, като 32 бита или XNUMX бита, могат да осигурят още по-добро качество и динамичен обхват, но също така изискват повече място за съхранение и мощност за обработка.
Цифрова аудио манипулация
Едно от предимствата на цифровото аудио е възможността за манипулиране и обработка на сигнала с помощта на софтуерни приложения. Това може да включва редактиране, смесване, прилагане на ефекти и симулиране на различни среди. Тези процеси обаче могат също да повлияят на качеството на цифровото аудио.
Например, прилагането на определени ефекти или промени в аудио сигнала може да влоши качеството или да въведе артефакти. Важно е да се разберат ограниченията и възможностите на използвания софтуер, както и специфичните изисквания на аудио проекта.
Независима музикална продукция с цифрово аудио
От масивни палуби до достъпно оборудване
Отминаха дните, когато професионалното записване на музика означаваше инвестиране в масивни декове и скъпо оборудване. С навлизането на цифровото аудио независими артисти по света вече могат да правят музика в домашните си студия всеки ден. Наличието на достъпно оборудване драстично промени музикалната индустрия, създавайки положително въздействие върху музикантите, които вече могат да произвеждат своя собствена музика, без да фалират.
Разбиране на цифровото аудио качество
Цифровото аудио е метод за запис на звукови вълни като цифрови данни. Разделителната способност и честотата на дискретизация на цифровото аудио влияят върху качеството на звука. Ето кратка история на развитието на цифровото аудио качество през годините:
- В първите дни на цифровото аудио честотите на дискретизация бяха ниски, което доведе до лошо качество на звука.
- С подобряването на технологията честотата на дискретизация се увеличи, което доведе до по-добро качество на звука.
- Днес цифровото аудио качество е невероятно високо, с честота на дискретизация и битова дълбочина, които точно улавят звуковите вълни.
Записване и обработка на цифрово аудио
За да записват цифрово аудио, музикантите използват самостоятелни клавиатури, виртуални инструменти, софтуерни синтезатори и FX добавки. Процесът на запис включва преобразуване на аналогови сигнали в цифрови данни с помощта на аналогово-цифрови преобразуватели. След това цифровите данни се съхраняват като файлове на компютър. Размерът на файловете зависи от разделителната способност и честотата на дискретизация на записа.
Латентност и производство
Латентността е забавянето между въвеждането на звук и неговата обработка. в Музикално производство, латентността може да бъде проблем при запис на многопистови записи или стебла. За да избегнат забавянето, музикантите разчитат на аудио интерфейси и процесори с ниска латентност. Сигналите с цифрови данни се обработват чрез верига, която генерира изображение на вълната на звука. След това това изображение на вълновата форма се реконструира в звук от устройството за възпроизвеждане.
Изкривявания и динамичен обхват
Цифровото аудио има висок динамичен диапазон, което означава, че може точно да улови пълния диапазон на звука. Цифровото аудио обаче също може да страда от изкривявания, като изрязване и изкривяване на квантуване. Изрязването възниква, когато входният сигнал надхвърли височината на цифровата система, което води до изкривяване. Квантуващото изкривяване възниква, когато цифровата система закръгля сигнала, за да се побере в твърди сегменти, отпечатвайки неточности в определени моменти от време.
Социални платформи за разпространение
С нарастването на социалните платформи за разпространение независимите музиканти вече могат да разпространяват музиката си до глобална аудитория, без да е необходимо звукозаписна компания. Тези платформи позволяват на музикантите да качват своята музика и да я споделят с последователите си. Демократизирането на разпространението на музика създаде истинска технологична революция, давайки на музикантите свободата да създават и споделят своята музика със света.
Заключение
Ето го, всичко, което трябва да знаете за цифровото аудио накратко. Цифровото аудио е представянето на звука като дискретни числени стойности, а не като непрекъснати физически вълни.
Цифровото аудио революционизира начина, по който записваме, съхраняваме, манипулираме и слушаме музика. Така че, не се страхувайте да се потопите и да се насладите на предимствата на тази невероятна технология!
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.
