Kako to radi? Kako zvuk dolazi od izvora do zvučnika tako da ga možete čuti?
Audio signal je električna reprezentacija zvuka u audio frekvencija opseg od 20 do 20,000 Hz. Mogu se direktno sintetizirati ili nastati od mikrofona ili pretvornika instrumenta. Tok signala je put od izvora do zvučnika, gdje se audio signal pretvara u zvuk.
Pogledajmo šta je audio signal i KAKO radi. Također ću raspravljati o različitim vrstama toka signala i kako postaviti protok signala za kućni audio sistem.
Razumijevanje obrade audio signala
Šta je obrada audio signala?
Da li ste se ikada zapitali kako se spajaju vaše omiljene pesme? Pa, sve je to zahvaljujući obradi audio signala! Obrada audio signala je proces pretvaranja zvuka u digitalne formate, manipulacije zvučnim frekvencijama i dodavanja efekata za stvaranje savršene pjesme. Koristi se u studijima za snimanje, na računarima i laptopima, pa čak i na specijalizovanoj opremi za snimanje.
Početak rada s obradom audio signala
Ako ste zainteresovani da saznate više o obradi audio signala, Warren Koontz-ov Uvod u obradu audio signala je savršeno mesto za početak. Pokriva osnove zvučnih i analognih audio signala, uzorkovanje i kvantizaciju digitalni audio signale, obradu vremenskog i frekventnog domena, pa čak i specifične aplikacije poput dizajna ekvilajzera, generiranja efekata i kompresije datoteka.
Naučite obradu audio signala sa MATLAB-om
Najbolji dio ove knjige je to što dolazi s primjerima i vježbama koje koriste MATLAB skripte i funkcije. To znači da možete obraditi zvuk u realnom vremenu na vlastitom računaru i bolje razumjeti kako obrada audio signala funkcionira.
o autoru
Warren Koontz je profesor emeritus na Rochester Institute of Technology. Diplomirao je na Univerzitetu Maryland, magistrirao na Massachusetts Institute of Technology i doktorirao. sa Univerziteta Purdue, sve iz elektrotehnike. Proveo je više od 30 godina u Bell Laboratories razvijajući sisteme digitalnog prijenosa, a nakon penzionisanja pridružio se fakultetu na RIT-u kako bi pomogao u stvaranju opcije Audio Engineering Technology. Koontz je nastavio svoja istraživanja u oblasti audio inženjeringa i objavio i predstavio rezultate svog istraživanja.
Nauka iza naizmjeničnih struja
Šta je AC?
Naizmjenične struje (AC) su poput divljeg djeteta električne energije – ne ostaju na jednom mjestu i uvijek se mijenjaju. Za razliku od istosmjerne struje (DC) koja teče samo u jednom smjeru, izmjenična struja se stalno prebacuje između pozitivnog i negativnog. Zbog toga se koristi u audio signalima – može rekreirati složene zvukove s preciznošću.
Kako to radi?
AC audio signali su modulirani tako da odgovaraju visini zvuka koji se reproducira, baš kao što se zvučni valovi mijenjaju između visokog i niskog pritiska. To se radi promjenom dvije vrijednosti – frekvencije i amplitude.
- Frekvencija: Koliko često se signal mijenja iz pozitivnog u negativan.
- Amplituda: Nivo ili jačina signala, mjerena u decibelima.
Zašto je AC tako odličan?
AC je poput superheroja električne energije – može raditi stvari koje drugi oblici električne energije ne mogu. Može uzeti složene zvukove i pretvoriti ih u električne signale, a zatim ih ponovo pretvoriti u zvuk. To je kao magija, ali sa naukom!
Šta je protok signala?
The Basics
Tok signala je poput telefonske igre, ali sa zvukom. To je putovanje zvuka od svog izvora do vaših ušiju. To bi moglo biti kratko putovanje, kao kada slušate svoje omiljene melodije na kućnom stereo uređaju. Ili bi to moglo biti dugo, krivudavo putovanje, kao kada ste u studiju za snimanje sa svim zvonima i zviždaljkama.
Nitty Gritty
Kada je u pitanju protok signala, na tom putu ima dosta zaustavljanja. Zvuk može proći kroz miks konzolu, eksternu audio opremu, pa čak i različite prostorije. To je kao velika stara audio štafeta!
Prednosti
Ljepota protoka signala je u tome što može pomoći da vaš zvuk bude bolji. Može vam pomoći da kontrolišete zapremina, dodajte efekte, pa čak i pobrinite se da zvuk ide na pravo mjesto. Dakle, ako želite da izvučete maksimum iz svog zvuka, onda ćete htjeti upoznati tok signala.
Razumijevanje audio signala
Šta su audio signali?
Audio signali su poput jezika vaših zvučnika. Oni su ti koji govore vašim zvučnicima šta da kažu i koliko glasno da to kažu. Oni čine da vaša muzika zvuči fantastično, vaši filmovi zvuče intenzivno, a vaši podcastovi zvuče kao profesionalni snimak.
Koji parametri karakterišu audio signale?
Audio signali se mogu karakterizirati s nekoliko različitih parametara:
- Širina pojasa: Ovo je raspon frekvencija koje signal može nositi.
- Nominalni nivo: Ovo je prosječan nivo signala.
- Nivo snage u decibelima (dB): Ovo je mjera jačine signala u odnosu na referentni nivo.
- Nivo napona: Ovo je mjera jačine signala u odnosu na impedanciju putanje signala.
Koji su različiti nivoi audio signala?
Audio signali dolaze na različitim nivoima u zavisnosti od aplikacije. Evo kratkog pregleda najčešćih nivoa:
- Line Level: Ovo je standardni nivo za profesionalne miks konzole.
- Potrošački nivo: Ovo je niži nivo od nivoa linije i koristi se za potrošačku audio opremu.
- Nivo mikrofona: Ovo je najniži nivo i koristi se za mikrofone.
Šta sve ovo znači?
Ukratko, audio signali su poput jezika vaših zvučnika. Oni govore vašim zvučnicima šta da kažu, koliko glasno da kažu i kako da vaša muzika, filmovi i podcastovi zvuče sjajno. Dakle, ako želite da vaš zvuk zvuči najbolje, morate razumjeti različite parametre i nivoe audio signala.
Šta je digitalni audio?
Šta je?
Digitalni audio je digitalni oblik audio signala. Koristi se u svim vrstama audio dodataka i softvera za digitalne audio radne stanice (DAW). U osnovi, to su informacije koje prolaze kroz DAW od audio zapisa do priključka i hardverskog izlaza.
Kako se transportuje?
Digitalni audio se može slati preko raznih kablova, uključujući:
- optičko vlakno
- Koaksijalni
- Upleteni par
Osim toga, linijski kod i komunikacijski protokol se primjenjuju za prikazivanje digitalnog signala za prijenosni medij. Neki od najpopularnijih digitalnih audio prijenosa uključuju:
- TRADICIJA
- TDIF
- TOS-LINK
- S / PDIF
- AES3
- MADI
- Audio preko Etherneta
- Audio preko IP-a
Pa šta sve to znači?
Laički rečeno, digitalni audio je način slanja audio signala preko kablova i kroz zrak. Koristi se u svim vrstama audio dodataka i softvera za digitalne audio radne stanice (DAW). Dakle, ako ste muzičar, producent, ili audio inženjer, velike su šanse da ste koristili digitalni audio u nekom trenutku svoje karijere.
Manipulisanje audio signalima
Šta je obrada signala?
Obrada signala je način uzimanja audio signala, poput zvuka, i njegovog mijenjanja na neki način. To je kao da uzmete zvuk, priključite ga na računar, a zatim koristite gomilu dugmadi i točkića da zvuči drugačije.
Šta možete učiniti s obradom signala?
Obrada signala se može koristiti za obavljanje svih vrsta cool stvari sa zvukom. Evo nekih od mogućnosti:
- Visoke ili niske frekvencije se mogu filtrirati.
- Određene frekvencije se mogu naglasiti ili minimizirati ekvilajzerom.
- Harmonični prizvuci se mogu dodati sa izobličenjem.
- Amplituda se može kontrolisati kompresorom.
- Mogu se dodati muzički efekti kao što su reverb, refren i kašnjenje.
- Ukupni nivo signala se može podesiti pomoću fadera ili pojačala.
- Višestruki signali se mogu kombinovati sa mikserom.
Šta sve ovo znači?
Ukratko, obrada signala je način da se uzme zvuk i učini da zvuči potpuno drugačije. Možete ga učiniti glasnijim ili mekšim, dodati efekte ili čak kombinirati više zvukova u jedan. To je kao da imate zvučno igralište za igru!
Šta je transdukcija?
The Basics
Transdukcija je proces pretvaranja zvuka u električne signale. Drugim riječima, to je proces pretvaranja zvučnih valova u 0s i 1s. To je kao magični most između fizičkog i digitalnog svijeta.
The Players
Postoje dva glavna igrača u igri transdukcije:
- Mikrofoni: Ovi pretvarači primaju zvučne valove i pretvaraju ih u električne signale.
- Zvučnici: Ovi pretvarači primaju električne signale i pretvaraju ih u zvučne valove.
Tipovi
Kada je u pitanju transdukcija, postoje dvije glavne vrste audio signala: analogni i digitalni. Analogni je originalni zvučni val, dok je digitalni 0s i 1s verzija.
Proces
Proces transdukcije je prilično jednostavan. Prvo, kapsula mikrofona nailazi na zvučni talas. Ova kapsula zatim pretvara mehaničku energiju vibracije u električnu struju. Ova struja se zatim pojačava i pretvara u digitalni signal. Konačno, ovaj digitalni signal se pretvara nazad u zvučni talas pomoću zvučnika.
Funky Science
Naše uši takođe pretvaraju zvuk u električne signale, ali to su zvučni signali, a ne audio signali. Auditivni signali služe za sluh, dok su audio signali za tehnologiju.
Evo ga – brz i jednostavan vodič za transdukciju. Sada možete impresionirati svoje prijatelje svojim znanjem o magičnom procesu pretvaranja zvučnih talasa u 0s i 1s!
Razumijevanje decibelske skale
Šta je decibel?
Kada pogledate mjerač signala, gledate informacije u decibelima. Decibeli mjere glasnoću ili amplitudu zvuka. To je logaritamska skala, a ne linearna, što znači da može izmjeriti ogroman raspon nivoa zvučne snage. Ljudsko uho je neverovatan uređaj koji može da detektuje zvuk igle koja pada u blizini, kao i huk mlaznog motora u daljini.
Jedinice za merenje buke
Kada mjerite nivoe buke zvukomjerom, mjerite intenzitet buke u jedinicama decibela (dB). Zvukomjer koristi zaslon s rasponom decibela i rezolucijom kako bi se približio dinamičkom rasponu uha. Bilo bi teško proizvesti merač nivoa zvuka koji bi imao linearne performanse, pa se koristi logaritamska skala, koristeći 10 kao osnovu.
Nivoi decibela uobičajenih zvukova
Evo liste nivoa decibela uobičajenih zvukova:
- Gotovo potpuna tišina — 0 dB
- Šapat — 15 dB
- Biblioteka — 45 dB
- Normalan razgovor — 60 dB
- Ispiranje toaleta — 75–85 dB
- Bučan restoran — 90 dB
- Maksimalna buka na bolničkom odjeljenju — 100 dB
- Plač bebe — 110 dB
- Mlazni motor — 120 dB
- Porsche 911 Carrera RSR Turbo 2.1–138 dB
- Pucanje balona — 157 dB
Vrste decibela
Kada je u pitanju zvuk, postoji nekoliko vrsta decibela:
- SPL (Nivoi zvučnog pritiska): mjeri zvukove u stvarnom svijetu (bez signala), mjerene specijaliziranim mjeračem SPL.
- dBFS (Decibels Full Scale): kako se mjere nivoi digitalnog signala u svijetu 0s i 1s, gdje je maksimalna jačina signala =0 na mjeraču.
- dBV (Decibel Volt): uglavnom se koristi u analognoj opremi ili digitalnom softveru koji emulira analognu opremu. VU mjerači registruju prosječne nivoe zvuka, za razliku od vršnih mjerača, koji pokazuju samo najglasnije trenutne vršne signale. U ranim danima analognog zvuka, magnetna traka nije bila sposobna da snimi toliko audio signala u poređenju sa magnetnom trakom proizvedenom decenijama kasnije, pa je postalo prihvatljivo snimati preko 0 u zavisnosti od trake koja se koristi, do +3 ili +6 ili čak i više.
Razumijevanje audio formata
Šta je audio format?
Kada snimate zvuk, morate odlučiti kako će biti pohranjen. To znači odabir pravog audio formata, dubine bita i brzine uzorkovanja. To je kao da odaberete prave postavke kamere za fotografiju. Možete odabrati JPEG kvalitet (nizak, srednji, visok) ili snimiti maksimalnu količinu detalja u RAW datoteci.
Audio formati su poput formata slika – .png, .tif, .jpg, .bmp, .svg – ali za zvuk. Audio format definira koliko se podataka koristi za predstavljanje zvuka, bez obzira da li je komprimiran ili ne i koja vrsta podataka se koristi.
Nekomprimovani audio
Kada je u pitanju audio produkcija, obično ćete želeti da se držite nekomprimovanog zvuka. Na taj način možete kontrolirati kako se zvuk distribuira. Čak i ako koristite platformu kao što je Vimeo, YouTube ili Spotify, prvo ćete htjeti savladati zvuk u nekomprimiranom formatu.
Komprimirani zvuk
Ako radite s muzikom, možda ćete morati komprimirati audio datoteku ako je prevelika za distribucijsku platformu. Na primjer, Distrokid prihvata samo datoteke do 1GB. Dakle, ako je vaša pjesma zaista duga, morat ćete je komprimirati.
Najčešći formati datoteka za proizvodnju muzike su WAV i FLAC. FLAC je format kompresije bez gubitaka, koji je bolji od mp3. Spotify preporučuje korištenje AAC formata.
Izvoz zvuka
Kada izvozite zvuk kao dio videa, obično ćete imati nekoliko unaprijed postavljenih postavki za odabir (npr. YouTube, Vimeo, Mobile, Web, Apple Pro Res.). Zvuk će se komprimirati zajedno s videom na osnovu vaših postavki izvoza.
Ako imate slučaj upotrebe koji se ne uklapa u unaprijed postavljene postavke, možete dodatno istražiti na mreži kako biste pronašli najbolje postavke.
Poređenje veličine datoteke
Evo poređenja veličina datoteka u različitim audio formatima:
- WAV: Veliki
- FLAC: Srednje
- MP3: Mali
Dakle, evo ga! Sada znate sve o audio formatima.
Šta je bitna dubina?
Dubina bita je tehnički termin koji se koristi za opisivanje dinamičke rezolucije valnog oblika zvuka. To je pomalo kao broj decimalnih mjesta koji se koristi za predstavljanje cijele audio datoteke i ključni je faktor u određivanju ukupnog kvaliteta i rezolucije zvuka.
Osnove dubine bita
Dubina bita se odnosi na raspon vrijednosti koje se koriste za predstavljanje najglasnijih i najtiših signala koji se mogu snimiti na digitalnom mediju. Evo kratkog pregleda osnova:
- Vrijednosti dubine bita predstavljaju dinamičku rezoluciju valnog oblika zvuka.
- Dubina bita također definira ukupan broj decimalnih mjesta za sve 0 i 1 koji se koriste za predstavljanje cijele audio datoteke.
- Najčešći standardi dubine bita su 16-bitni i 24-bitni. Što se više bitova koristi, to je veća zvučna datoteka i to će biti veća kvaliteta ili rezolucija.
- CD audio je definiran kao 16-bitni medij, dok DVD-ovi mogu reproducirati 16, 20 ili 24-bitni audio.
Dubina bita kao kreativni parametar
Dubina bita nije samo tehnički termin – može se koristiti i kao kreativni parametar. Na primjer, postoji cijeli žanr elektronske muzike pod nazivom Chiptune koji oponaša način na koji je zvuk zvučao kada se reprodukuje na ranijim generacijama računara sa 8-bitnim procesorima.
Dakle, ako želite da svom zvuku dodate malo lo-fi arome, dubina bita je nešto što treba uzeti u obzir. Samo zapamtite da što se više bitova koristi, to je veća zvučna datoteka i to će biti veća kvaliteta ili rezolucija.
zaključak
Sada znate sve o audio signalu kao PREDSTAVI zvuka kao signala u obliku električnih ili mehaničkih vibracija. To je način na koji slušamo muziku i kako je snimamo. To je način na koji ga dijelimo s drugima i kako uživamo u njemu na našim uređajima.
Dakle, ne bojte se započeti s tim i zabavite se!
Ja sam Joost Nusselder, osnivač Neaere i marketer sadržaja, tata i volim isprobavati novu opremu s gitarom u srcu moje strasti, a zajedno sa svojim timom stvaram detaljne članke na blogu od 2020. da pomognemo vjernim čitateljima savjetima za snimanje i gitaru.
