Kuidas see seda teeb? Kuidas jõuab heli allikast kõlarisse, et saaksite seda kuulda?
Helisignaal on heli elektriline esitus helisagedus vahemik 20 kuni 20,000 XNUMX Hz. Neid saab sünteesida otse või pärineda mikrofonist või instrumendi andurist. Signaalivoog on tee allikast kõlarini, kus helisignaal muudetakse heliks.
Vaatame, mis on helisignaal ja KUIDAS see toimib. Samuti käsitlen erinevaid signaalivoo tüüpe ja seda, kuidas seadistada signaalivoogu koduse helisüsteemi jaoks.
Helisignaali töötlemise mõistmine
Mis on helisignaali töötlemine?
Kas olete kunagi mõelnud, kuidas teie lemmiklaulud kokku saavad? Noh, see kõik on tänu helisignaali töötlemisele! Helisignaali töötlemine on protsess, mille käigus muudetakse heli digitaalsesse vormingusse, manipuleeritakse helisagedusi ja lisatakse efekte, et luua täiuslik laul. Seda kasutatakse salvestusstuudiotes, personaal- ja sülearvutites ning isegi spetsiaalsetes salvestusseadmetes.
Helisignaali töötlemisega alustamine
Kui soovite helisignaali töötlemise kohta rohkem teada saada, on Warren Koontzi sissejuhatus helisignaali töötlemisesse ideaalne koht alustamiseks. See hõlmab heli- ja analooghelisignaalide põhitõdesid, diskreetimist ja kvantiseerimist digitaalne heli signaale, aja- ja sagedusdomeeni töötlemist ja isegi spetsiifilisi rakendusi, nagu ekvalaiseri disain, efektide genereerimine ja failide tihendamine.
Õppige helisignaali töötlemist MATLABiga
Selle raamatu parim osa on see, et see sisaldab näiteid ja harjutusi, mis kasutavad MATLAB-i skripte ja funktsioone. See tähendab, et saate oma arvutis heli reaalajas töödelda ja paremini mõista, kuidas helisignaali töötlemine töötab.
Teave Autor
Warren Koontz on Rochesteri Tehnoloogiainstituudi emeriitprofessor. Tal on magistrikraad Marylandi ülikoolist, magistrikraad Massachusettsi tehnoloogiainstituudist ja doktorikraad. Purdue ülikoolist, kõik elektrotehnika erialal. Ta töötas Bell Laboratories digitaalsete edastussüsteemide arendamisel üle 30 aasta ja pärast pensionile jäämist liitus ta RITi teaduskonnaga, et aidata luua helitehnika tehnoloogia valikut. Koontz on jätkanud uurimistööd helitehnika vallas ning avaldanud ja tutvustanud oma uurimistöö tulemusi.
Teadus vahelduvate voolude taga
Mis on vahelduvvool?
Vahelduvvoolud (AC) on nagu metsik elektrilaps – nad ei püsi ühes kohas ja muutuvad alati. Erinevalt alalisvoolust (DC), mis lihtsalt voolab ühes suunas, lülitub vahelduvvool pidevalt positiivse ja negatiivse vahel. Seetõttu kasutatakse seda helisignaalides – see suudab keerulisi helisid täpselt taasluua.
Kuidas see toimib?
Vahelduvvoolu helisignaale moduleeritakse nii, et need vastaksid taasesitatava heli kõrgusele, just nagu helilained vahelduvad kõrge ja madala rõhu vahel. Seda tehakse kahe väärtuse – sageduse ja amplituudi – muutmisega.
- Sagedus: kui sageli muutub signaal positiivsest negatiivseks.
- Amplituud: signaali tase või helitugevus, mõõdetuna detsibellides.
Miks on AC nii suurepärane?
Vahelduvvool on nagu elektri superkangelane – suudab teha asju, mida teised elektriliigid ei suuda. See võib võtta keerulisi helisid ja muuta need elektrilisteks signaalideks ning seejärel uuesti heliks muuta. See on nagu maagia, kuid teadusega!
Mis on signaalivoog?
Põhitõed
Signaalivoog on nagu telefonimäng, kuid heliga. See on teekond, mille heli läbib oma allikast teie kõrvadeni. See võib olla lühike reis, näiteks kui kuulate oma lemmiklugusid kodusest stereost. Või võib see olla pikk ja käänuline teekond, näiteks siis, kui olete salvestusstuudios kõigi kellade ja viledega.
Nitty Gritty
Mis puudutab signaalivoogu, siis tee peal on palju peatusi. Heli võib läbida mikseripuldi, väliseid heliseadmeid ja isegi erinevaid ruume. See on nagu suur heliteatejooks!
Kasu
Signaalivoo ilu seisneb selles, et see võib aidata teie heli paremaks muuta. See võib aidata teil kontrollida maht, lisage efekte ja isegi veenduge, et heli läheks õigesse kohta. Seega, kui soovite oma helist maksimumi võtta, peaksite tundma õppima signaalivoogu.
Helisignaalide mõistmine
Mis on helisignaalid?
Helisignaalid on nagu teie kõlarite keel. Just nemad ütlevad teie kõnelejatele, mida öelda ja kui valjult seda öelda. Just need muudavad teie muusika suurepäraseks, teie filmid kõlavad intensiivselt ja taskuhäälingusaated kõlavad nagu professionaalne salvestus.
Millised parameetrid iseloomustavad helisignaale?
Helisignaale saab iseloomustada mitme erineva parameetriga:
- Ribalaius: see on sagedusvahemik, mida signaal võib kanda.
- Nimitase: see on signaali keskmine tase.
- Võimsusaste detsibellides (dB): see on signaali tugevuse mõõt võrdlustaseme suhtes.
- Pinge tase: see on signaali tugevuse mõõt signaali tee takistuse suhtes.
Millised on helisignaalide erinevad tasemed?
Helisignaalid on olenevalt rakendusest erineva tasemega. Siin on kiire kokkuvõte kõige tavalisematest tasemetest.
- Line Level: see on professionaalsete miksimiskonsoolide standardtase.
- Tarbija tase: see on madalam tase kui liinitase ja seda kasutatakse tarbijate heliseadmete jaoks.
- Mikrofoni tase: see on madalaim tase ja seda kasutatakse mikrofonide jaoks.
Mida see kõik tähendab?
Lühidalt öeldes on helisignaalid nagu teie kõlarite keel. Nad ütlevad teie kõlaritele, mida öelda, kui valjult seda öelda ja kuidas muuta teie muusika, filmid ja taskuhäälingusaated suurepäraselt kõlama. Seega, kui soovite, et teie heli kõlaks kõige paremini, peate mõistma helisignaalide erinevaid parameetreid ja tasemeid.
Mis on digitaalne heli?
Mis siis täpsemalt Megabonder on?
Digitaalne heli on helisignaali digitaalne vorm. Seda kasutatakse kõikvõimalikes helipistikprogrammides ja digitaalse helitööjaama (DAW) tarkvaras. Põhimõtteliselt on see teave, mis läbib DAW-i heliribalt pistikprogrammi ja riistvaraväljundi kaudu.
Kuidas seda transporditakse?
Digitaalset heli saab saata mitmesuguste kaablite kaudu, sealhulgas:
- Kiudoptilised
- Koaksiaalne
- Keerdpaar
Lisaks rakendatakse edastusmeediumi jaoks digitaalse signaali esitamiseks liinikoodi ja sideprotokolli. Mõned kõige populaarsemad digitaalsed heliülekanded on järgmised:
- TRADITSIOON
- TDIF
- TOSLINK
- S / PDIF
- AES3
- MADI
- Heli Etherneti kaudu
- Heli üle IP
Mida see kõik tähendab?
Tavapäraselt öeldes on digitaalne heli viis helisignaalide saatmiseks kaablite ja õhu kaudu. Seda kasutatakse kõikvõimalikes helipistikprogrammides ja digitaalse helitööjaama (DAW) tarkvaras. Nii et kui sa oled muusik, tootjavõi heliinsener, olete tõenäoliselt kasutanud digitaalset heli mingil hetkel oma karjääri jooksul.
Helisignaalidega manipuleerimine
Mis on signaalitöötlus?
Signaalitöötlus on viis, kuidas võtta helisignaali, nagu heli, ja seda mingil viisil muuta. See on sama, nagu võtaksite heli, ühendaksite selle arvutiga ja seejärel kasutaksite hunniku nuppe ja valikuketasid, et see kõlaks teistmoodi.
Mida saate signaalitöötlusega teha?
Signaalitöötluse abil saab heliga igasuguseid lahedaid asju teha. Siin on mõned võimalused.
- Kõrged või madalad sagedused saab välja filtreerida.
- Teatud sagedusi saab ekvalaiseri abil rõhutada või minimeerida.
- Harmoonilised ülemtoonid saab lisada moonutustega.
- Amplituudi saab reguleerida kompressoriga.
- Lisada saab muusikaefekte, nagu kaja, refrään ja viivitus.
- Üldist signaali taset saab reguleerida faderi või võimendiga.
- Mikseriga saab kombineerida mitut signaali.
Mida see kõik tähendab?
Lühidalt öeldes on signaalitöötlus viis, kuidas võtta heli ja muuta see kõlama täiesti erinevaks. Saate muuta selle valjemaks või pehmemaks, lisada efekte või isegi ühendada mitu heli üheks. See on nagu helimänguväljak, kus mängida!
Mis on transduktsioon?
Põhitõed
Transduktsioon on heli muundamise protsess elektrilisteks signaalideks. Teisisõnu, see on helilainete 0-deks ja 1-deks muutmise protsess. See on nagu maagiline sild füüsilise ja digitaalse maailma vahel.
Mängijad
Transduktsioonimängus on kaks peamist mängijat:
- Mikrofonid: need muundurid võtavad helilaineid ja muudavad need elektrilisteks signaalideks.
- Kõlarid: need muundurid võtavad vastu elektrisignaale ja muudavad need helilaineteks.
Tüübid
Transduktsiooni puhul on kaks peamist tüüpi helisignaale: analoog- ja digitaalsignaal. Analoog on algne helilaine, digitaalne aga 0 ja 1 versioon.
Process
Transduktsiooniprotsess on üsna lihtne. Esiteks puutub mikrofoni kapsel kokku helilainega. Seejärel muudab see kapsel vibratsiooni mehaanilise energia elektrivooluks. Seejärel seda voolu võimendatakse ja muundatakse digitaalseks signaaliks. Lõpuks muundatakse see digitaalne signaal kõlari abil tagasi helilaineks.
Funky teadus
Meie kõrvad muudavad heli ka elektrilisteks signaalideks, kuid need on kuulmissignaalid, mitte helisignaalid. Kuulmissignaalid on kuulmiseks, helisignaalid aga tehnoloogia jaoks.
Siin on see – kiire ja lihtne juhend transduktsiooniks. Nüüd saate oma sõpradele muljet avaldada oma teadmistega helilainete 0-deks ja 1-deks muutmise maagilisest protsessist!
Detsibelli skaala mõistmine
Mis on detsibel?
Kui vaatate signaalimõõtjat, vaatate detsibellide teavet. Detsibellid mõõdavad heli tugevust või amplituudi. See on logaritmiline skaala, mitte lineaarne, mis tähendab, et see suudab mõõta tohutul hulgal helivõimsuse tasemeid. Inimkõrv on hämmastav seade, mis suudab tuvastada nii lähedalt kukkuva nööpnõela heli kui ka kauguses reaktiivmootori mürinat.
Müra mõõtühikud
Mürataseme mõõtmisel mürataseme mõõtjaga mõõdate müra intensiivsust detsibellides (dB). Helimõõtur kasutab detsibellide vahemiku ja eraldusvõimega ekraani, et lähendada kõrva dünaamilist ulatust. Lineaarse jõudlusega helitasememõõturit oleks keeruline valmistada, seetõttu kasutatakse logaritmilist skaalat, mille aluseks on 10.
Tavaliste helide detsibellide tasemed
Siin on tavaliste helide detsibellitasemete loend:
- Peaaegu täielik vaikus — 0 dB
- Sosin - 15 dB
- Raamatukogu — 45 dB
- Tavaline vestlus — 60 dB
- Tualettruumi loputus — 75–85 dB
- Mürarikas restoran — 90 dB
- Tippmüra haiglapalatis — 100 dB
- Beebi nutt - 110 dB
- Reaktiivmootor - 120 dB
- Porsche 911 Carrera RSR Turbo 2.1–138 dB
- Õhupalli hüppamine - 157 dB
Detsibellide tüübid
Heli puhul on mitut tüüpi detsibelle:
- SPL (heli rõhutasemed): mõõdab reaalseid (signaaliväliseid) helisid, mõõdetuna spetsiaalse SPL-mõõturiga.
- dBFS (Decibells Full Scale): kuidas mõõdetakse digitaalse signaali taset 0s ja 1s maailmas, kus maksimaalne signaali tugevus =0 arvestil.
- dBV (detsibellide volti): kasutatakse peamiselt analoogseadmetes või analoogseadmeid emuleerivas digitaaltarkvaras. VU-mõõdikud registreerivad keskmisi helitasemeid, erinevalt tipumõõturitest, mis näitavad ainult kõige valjemaid hetketipu signaale. Analoogheli algusaegadel ei olnud magnetlint võimeline salvestama nii palju helisignaale kui aastakümneid hiljem toodetud magnetlint, mistõttu sai vastuvõetavaks salvestada üle 0, sõltuvalt kasutatavast lindist, kuni +3 või +6. või isegi kõrgem.
Helivormingute mõistmine
Mis on helivorming?
Heli salvestamisel peate otsustama, kuidas see salvestatakse. See tähendab õige helivormingu, bitisügavuse ja diskreetimissageduse valimist. See on nagu foto jaoks õigete kaameraseadete valimine. Saate valida JPEG-kvaliteedi (madal, keskmine, kõrge) või salvestada RAW-faili võimalikult palju detaile.
Helivormingud on nagu pildivormingud – .png, .tif, .jpg, .bmp, .svg – aga heli jaoks. Helivorming määrab, kui palju andmeid kasutatakse heli esitamiseks, kas see on tihendatud või mitte, ja millist tüüpi andmeid kasutatakse.
Tihendamata heli
Heli tootmisel peaksite tavaliselt jääma tihendamata heli juurde. Nii saate juhtida heli levitamist. Isegi kui kasutate platvormi nagu Vimeo, YouTube või Spotify, peaksite esmalt heli valdama tihendamata vormingus.
Tihendatud heli
Kui töötate muusikaga, peate võib-olla helifaili tihendama, kui see on leviplatvormi jaoks liiga suur. Näiteks Distrokid aktsepteerib ainult kuni 1 GB faile. Nii et kui teie laul on tõesti pikk, peate selle kokku suruma.
Levinuimad failivormingud muusika tootmiseks on WAV ja FLAC. FLAC on kadudeta pakkimisvorming, mis on parem kui mp3. Spotify soovitab kasutada AAC-vormingut.
Heli eksportimine
Kui ekspordite heli video osana, on teil tavaliselt valida mõne eelseade vahel (nt YouTube, Vimeo, mobiil, veeb, Apple Pro Res.). Heli tihendatakse koos videoga teie ekspordiseadete alusel.
Kui teil on kasutusjuhtum, mis eelseadetega ei sobi, saate parimate seadete leidmiseks veebis täiendavalt uurida.
Faili suuruse võrdlus
Siin on erinevate helivormingute failisuuruste võrdlus:
- WAV: suur
- FLAC: keskmine
- MP3: väike
Niisiis, see on käes! Nüüd teate kõike helivormingute kohta.
Mis on bitisügavus?
Bitisügavus on tehniline termin, mida kasutatakse heli lainekuju dünaamilise eraldusvõime kirjeldamiseks. See sarnaneb natuke komakohtade arvuga, mida kasutatakse kogu helifaili esindamiseks, ja see on võtmetegur heli üldise kvaliteedi ja eraldusvõime määramisel.
Bitisügavuse põhitõed
Bitisügavus on väärtuste vahemik, mida kasutatakse kõige valjemate ja vaiksemate signaalide esitamiseks, mida saab digitaalsele andmekandjale salvestada. Siin on põhitõdede kiire kokkuvõte:
- Bitisügavuse väärtused tähistavad heli lainekuju dünaamilist eraldusvõimet.
- Bitisügavus määrab ka kümnendkohtade arvu kõigi 0-de ja 1-de jaoks, mida kasutatakse kogu helifaili esindamiseks.
- Levinumad bitisügavuse standardid on 16-bitine ja 24-bitine. Mida rohkem bitte kasutatakse, seda suurem on helifail ja seda kõrgem on selle kvaliteet või eraldusvõime.
- CD-heli määratletakse kui 16-bitist meediumit, samas kui DVD-d suudavad esitada 16-, 20- või 24-bitist heli.
Bitisügavus loomingulise parameetrina
Bitisügavus ei ole ainult tehniline termin – seda saab kasutada ka loomingulise parameetrina. Näiteks on olemas terve elektroonilise muusika žanr nimega Chiptune, mis jäljendab seda, kuidas heli kõlas 8-bitise protsessoriga varasemate põlvkondade arvutites.
Nii et kui soovite oma helile veidi lo-fi maitset lisada, tasub bitisügavusega kindlasti arvestada. Pidage meeles, et mida rohkem bitte kasutatakse, seda suurem on helifail ja seda kõrgem on selle kvaliteet või eraldusvõime.
Järeldus
Nüüd teate kõike helisignaalist kui heli ESITUSEST elektrilise või mehaanilise vibratsiooni kujul oleva signaalina. See on see, kuidas me muusikat kuuleme ja kuidas seda salvestame. See on see, kuidas me seda teistega jagame ja kuidas me seda oma seadmetes naudime.
Seega, ärge kartke sellega alustada ja nautige!
Olen Joost Nusselder, Neaera asutaja ja sisuturundaja, isa ja armastan kitarriga uusi seadmeid proovida ning olen koos meeskonnaga loonud põhjalikke ajaveebiartikleid alates 2020. aastast. et aidata lojaalseid lugejaid salvestus- ja kitarrinõuannetega.
