صدای دیجیتال: مرور کلی، تاریخچه، فناوری‌ها و موارد دیگر

صدای دیجیتال چیست؟ این سوالی است که بسیاری از ما در مقطعی از خود پرسیده ایم و پاسخ ساده ای نیست.

صدای دیجیتال نمایشی از صدا در فرمت دیجیتال است. این روشی است برای ذخیره، دستکاری و انتقال سیگنال های صوتی به شکل دیجیتالی برخلاف آنالوگ. این یک پیشرفت بزرگ در فناوری صوتی است.

در این مقاله، من توضیح خواهم داد که صدای دیجیتال چیست، چه تفاوتی با صدای آنالوگ دارد و چگونه در نحوه ضبط، ذخیره و گوش دادن به صدا انقلابی ایجاد کرده است.

بررسی اجمالی

صدای دیجیتال چیست؟

صدای دیجیتال به نمایش صدا در فرمت دیجیتال اشاره دارد. این بدان معنی است که امواج صوتی به یک سری اعداد تبدیل می شوند که می توانند با استفاده از فناوری های دیجیتال ذخیره، دستکاری و ارسال شوند.

صدای دیجیتال چگونه تولید می شود؟

صدای دیجیتال با گرفتن نمونه های محتاطانه از یک موج صوتی آنالوگ در فواصل منظم تولید می شود. سپس این نمونه ها به صورت یک سری اعداد نمایش داده می شوند که می توانند با استفاده از فناوری های دیجیتال ذخیره و دستکاری شوند.

مزایای صدای دیجیتال چیست؟

در دسترس بودن فناوری های مدرن هزینه های مربوط به ضبط و توزیع موسیقی را به میزان قابل توجهی کاهش داده است. این کار باعث شده است که هنرمندان مستقل بتوانند موسیقی خود را با جهان به اشتراک بگذارند. ضبط‌های صوتی دیجیتال را می‌توان به صورت فایل توزیع و فروخت و نیازی به کپی‌های فیزیکی مانند ضبط یا نوار کاست را از بین برد. مصرف کننده خدمات پخش محبوبی مانند Apple Music یا Spotify را دریافت می کند که به طور موقت به نمایش میلیون ها آهنگ دسترسی دارد.

تکامل صدای دیجیتال: تاریخچه ای مختصر

از امواج مکانیکی تا امضاهای دیجیتال

• تاریخچه صدای دیجیتال را می توان به قرن نوزدهم ردیابی کرد، زمانی که دستگاه های مکانیکی مانند سیلندرهای قلع و موم برای ضبط و پخش صداها استفاده می شد.
• این سیلندرها به دقت با شیارهایی حکاکی شده بودند که تغییرات فشار هوا را به صورت امواج مکانیکی جمع آوری و پردازش می کرد.
• ظهور گرامافون و بعداً نوار کاست، این امکان را برای شنوندگان فراهم کرد که بدون حضور در اجراهای زنده از موسیقی لذت ببرند.
• با این حال، کیفیت این ضبط‌ها محدود بود و صداها اغلب به مرور زمان تحریف یا از بین می‌رفتند.

آزمایش بی بی سی و تولد صدای دیجیتال

• در دهه 1960، بی بی سی شروع به آزمایش یک سیستم انتقال جدید کرد که مرکز پخش خود را به مکان های دوردست متصل می کرد.
• این امر مستلزم ساخت دستگاه جدیدی بود که بتواند صداها را به روشی ساده تر و کارآمدتر پردازش کند.
• راه حل در اجرای صدای دیجیتال یافت شد که از اعداد گسسته برای نشان دادن تغییرات فشار هوا در طول زمان استفاده می کرد.
• این امر امکان حفظ دائمی حالت اصلی صدا را فراهم کرد که قبلاً به خصوص در سطوح پایین دست نیافتنی بود.
• سیستم صوتی دیجیتال بی‌بی‌سی مبتنی بر تجزیه و تحلیل شکل موج بود که با سرعت هزار بار در ثانیه نمونه‌برداری می‌شد و یک کد باینری منحصربه‌فرد به آن اختصاص می‌داد.
• این ضبط صدا، یک تکنسین را قادر می سازد تا با ساختن دستگاهی که می تواند کد دودویی را بخواند و تفسیر کند، صدای اصلی را بازسازی کند.

پیشرفت ها و نوآوری ها در صوتی دیجیتال

• عرضه ضبط صوت دیجیتال در دسترس تجاری در دهه 1980، یک گام بزرگ رو به جلو در زمینه صدای دیجیتال بود.
• این مبدل آنالوگ به دیجیتال صداها را در قالب دیجیتال ذخیره می‌کرد که می‌توانستند روی رایانه‌ها ذخیره و دستکاری شوند.
• فرمت نوار VHS بعداً این روند را ادامه داد و از آن زمان صدای دیجیتال به طور گسترده در تولید موسیقی، فیلم و تلویزیون مورد استفاده قرار گرفت.
• پیشرفت های مداوم فناوری و نوآوری های بی پایان در صدای دیجیتال منجر به ایجاد امواج متمایز از تکنیک های پردازش و حفظ صدا شده است.
• امروزه از امضای صوتی دیجیتال برای حفظ و تجزیه و تحلیل صداها به گونه ای استفاده می شود که زمانی غیرقابل دستیابی بود و لذت بردن از کیفیت صدای بی نظیری را که قبلاً غیرممکن بود، ممکن می سازد.

فناوری های صوتی دیجیتال

فن آوری های ضبط و ذخیره سازی

فناوری های صوتی دیجیتال شیوه ضبط و ذخیره صدا را متحول کرده است. برخی از محبوب ترین فناوری ها عبارتند از:

• ضبط هارد دیسک: صدا بر روی هارد دیسک ضبط و ذخیره می شود و امکان ویرایش و دستکاری آسان فایل های صوتی را فراهم می کند.
• نوار صوتی دیجیتال (DAT): فرمت ضبط دیجیتالی است که از نوار مغناطیسی برای ذخیره داده های صوتی استفاده می کند.
• دیسک های CD، DVD و Blu-ray: این دیسک های نوری می توانند مقادیر زیادی از داده های صوتی دیجیتال را ذخیره کنند و معمولا برای پخش موسیقی و ویدئو استفاده می شوند.
• Minidisc: یک فرمت دیسک کوچک و قابل حمل که در دهه 1990 و اوایل دهه 2000 رایج بود.
• Super Audio CD (SACD): یک فرمت صوتی با وضوح بالا که از یک دیسک و پخش کننده مخصوص برای دستیابی به کیفیت صدای بهتر نسبت به سی دی های استاندارد استفاده می کند.

فن آوری های پخش

فایل های صوتی دیجیتال را می توان با استفاده از فناوری های مختلفی پخش کرد، از جمله:

• رایانه ها: فایل های صوتی دیجیتال را می توان با استفاده از نرم افزار پخش کننده رسانه روی رایانه ها پخش کرد.
• پخش کننده های صوتی دیجیتال: دستگاه های قابل حمل مانند آی پاد و تلفن های هوشمند می توانند فایل های صوتی دیجیتال را پخش کنند.
• Workstation Digital audio workstation: نرم افزار صوتی حرفه ای که برای ضبط، ویرایش و میکس صدای دیجیتال استفاده می شود.
• پخش کننده های CD استاندارد: این پخش کننده ها می توانند سی دی های صوتی استاندارد را که از فناوری صوتی دیجیتال استفاده می کنند، پخش کنند.

فناوری های صدا و سیما و رادیو

فناوری های صوتی دیجیتال نیز تأثیر قابل توجهی بر پخش و رادیو داشته است. برخی از محبوب ترین فناوری ها عبارتند از:

• رادیو HD: یک فناوری رادیویی دیجیتال است که صدای با کیفیت بالاتر و ویژگی‌های اضافی مانند اطلاعات آهنگ و هنرمند را امکان‌پذیر می‌کند.
• Mondiale: استاندارد پخش رادیویی دیجیتال که در اروپا و سایر نقاط جهان استفاده می شود.
• پخش رادیویی دیجیتال: بسیاری از ایستگاه‌های رادیویی در حال حاضر به صورت دیجیتال پخش می‌شوند که کیفیت صدای بهتر و ویژگی‌های اضافی مانند اطلاعات آهنگ و هنرمند را ممکن می‌سازد.

فرمت های صوتی و کیفیت

فایل های صوتی دیجیتال را می توان در فرمت های مختلفی ذخیره کرد، از جمله:

• MP3: یک فرمت صوتی فشرده که به طور گسترده برای پخش موسیقی استفاده می شود.
• WAV: یک فرمت صوتی غیر فشرده که معمولا برای برنامه های صوتی حرفه ای استفاده می شود.
• FLAC: یک فرمت صوتی بدون تلفات که صدایی با کیفیت بالا را بدون کاهش حجم فایل ارائه می دهد.

کیفیت صدای دیجیتال با وضوح و عمق آن اندازه گیری می شود. هرچه وضوح و عمق بالاتر باشد، کیفیت صدا بهتر است. برخی از وضوح و عمق رایج عبارتند از:

• 16 بیت/44.1 کیلوهرتز: صدای با کیفیت CD.
• 24 بیت/96 کیلوهرتز: صدای با وضوح بالا.
• 32 بیت/192 کیلوهرتز: صدای با کیفیت استودیو.

کاربردهای فناوری های صوتی دیجیتال

فناوری های صوتی دیجیتال طیف گسترده ای از کاربردها را دارند، از جمله:

• ایجاد صدای عالی کنسرت: فناوری‌های صوتی دیجیتال امکان کنترل دقیق بر روی سطوح و کیفیت صدا را فراهم می‌کنند و امکان دستیابی به صدای عالی در تنظیمات کنسرت زنده را فراهم می‌کنند.
• هنرمندان مستقل: فناوری‌های صوتی دیجیتال این امکان را برای هنرمندان مستقل فراهم کرده است که موسیقی خود را بدون نیاز به برچسب ضبط ضبط و توزیع کنند.
• رادیو و پخش: فناوری های صوتی دیجیتال کیفیت صدای بهتر و ویژگی های اضافی را در رادیو و پخش امکان پذیر کرده است.
• تولید فیلم و ویدیو: فناوری‌های صوتی دیجیتال معمولاً در تولید فیلم و ویدیو برای ضبط و ویرایش آهنگ‌های صوتی استفاده می‌شوند.
• استفاده شخصی: فناوری‌های صوتی دیجیتال ایجاد و اشتراک‌گذاری موسیقی و ضبط‌های صوتی خود را برای افراد آسان کرده است.

نمونه برداری دیجیتال

نمونه برداری چیست؟

نمونه برداری فرآیند تبدیل یک موزیکال یا هر موج صوتی دیگر به فرمت دیجیتال است. این فرآیند شامل گرفتن عکس های فوری منظم از امواج صوتی در یک نقطه خاص از زمان و تبدیل آنها به داده های دیجیتال است. طول این عکس های فوری، کیفیت صدای دیجیتال حاصل را تعیین می کند.

نحوه کار نمونه برداری

نمونه برداری شامل یک نرم افزار ویژه است که موج صوتی آنالوگ را به فرمت دیجیتال تبدیل می کند. این نرم افزار از امواج صوتی در یک نقطه خاص از زمان عکس های فوری می گیرد و سپس این عکس های فوری به داده های دیجیتال تبدیل می شوند. صدای دیجیتال به دست آمده را می توان در رسانه های مختلف مانند دیسک ها، هارد دیسک ها یا حتی دانلود از اینترنت ذخیره کرد.

نرخ و کیفیت نمونه برداری

کیفیت صدای نمونه گیری به نرخ نمونه گیری بستگی دارد که تعداد عکس های فوری گرفته شده در هر ثانیه است. هر چه میزان نمونه برداری بیشتر باشد، کیفیت صدای دیجیتال حاصل بهتر است. با این حال، نرخ نمونه برداری بالاتر به این معنی است که فضای بیشتری در محیط ذخیره سازی اشغال می شود.

فشرده سازی و تبدیل

برای قرار دادن فایل های صوتی بزرگ بر روی یک رسانه قابل حمل یا دانلود آنها از اینترنت، اغلب از فشرده سازی استفاده می شود. فشرده سازی شامل انتخاب خاصی است فرکانس و هارمونیک ها برای بازسازی موج صوتی نمونه برداری شده، فضای زیادی برای تکان دادن برای بازآفرینی صدای واقعی باقی می گذارد. این فرآیند کامل نیست و برخی از اطلاعات در فرآیند فشرده سازی از بین می رود.

موارد استفاده از نمونه گیری

از نمونه برداری به روش های مختلفی مانند ایجاد موسیقی، جلوه های صوتی و حتی در تولید ویدئو استفاده می شود. همچنین در ایجاد صدای دیجیتال برای رادیو FM، دوربین های فیلمبرداری و حتی برخی از نسخه های دوربین کانن استفاده می شود. نمونه برداری برای استفاده معمولی توصیه می شود، اما برای استفاده بحرانی، نرخ نمونه برداری بالاتر توصیه می شود.

واسط

رابط های صوتی چیست؟

رابط‌های صوتی دستگاه‌هایی هستند که سیگنال‌های صوتی آنالوگ را از میکروفون‌ها و ابزارها به سیگنال‌های دیجیتالی تبدیل می‌کنند که می‌توانند توسط نرم‌افزار روی رایانه پردازش شوند. آنها همچنین سیگنال های صوتی دیجیتال را از رایانه به هدفون، مانیتور استودیو و سایر لوازم جانبی هدایت می کنند. انواع مختلفی از رابط های صوتی موجود است، اما رایج ترین و جهانی ترین نوع آن است یو اس بی رابط (Universal Serial Bus).

چرا به رابط صوتی نیاز دارید؟

اگر نرم افزار صوتی را روی رایانه خود اجرا می کنید و می خواهید صدای با کیفیت بالا را ضبط یا پخش کنید، به یک رابط صوتی نیاز دارید. اکثر رایانه ها دارای یک رابط صوتی داخلی هستند، اما اینها اغلب بسیار ابتدایی هستند و بهترین کیفیت را ارائه نمی دهند. یک رابط صوتی خارجی به شما کیفیت صدای بهتر، ورودی و خروجی بیشتر و کنترل بیشتری بر روی صدای شما می دهد.

آخرین نسخه رابط های صوتی چیست؟

آخرین نسخه رابط های صوتی در فروشگاه هایی که تجهیزات موسیقی می فروشند موجود است. آنها این روزها بسیار ارزان هستند و می توانید به سرعت سهام های قدیمی را خارج کنید. بدیهی است که هر چه سریع‌تر بخواهید خرید کنید، سریع‌تر می‌توانید آخرین نسخه‌های رابط‌های صوتی را پیدا کنید.

کیفیت صدای دیجیتال

معرفی

وقتی صحبت از صدای دیجیتال به میان می آید، کیفیت یک عامل بسیار مهم است. نمایش دیجیتال سیگنال های صوتی از طریق فرآیندی به نام نمونه برداری به دست می آید که شامل گرفتن سیگنال های آنالوگ پیوسته و تبدیل آنها به مقادیر عددی است. این فرآیند شیوه ضبط، دستکاری و بازتولید صدا را متحول کرده است، اما چالش ها و ملاحظات جدیدی را برای کیفیت صدا نیز به همراه دارد.

نمونه برداری و فرکانس ها

اصل اساسی صدای دیجیتال ضبط و نمایش صدا به عنوان یک سری مقادیر عددی است که می تواند با استفاده از نرم افزارهای کاربردی دستکاری و پردازش شود. کیفیت صدای دیجیتال بستگی به این دارد که این مقادیر چقدر صدای اصلی را نشان می دهند. این توسط نرخ نمونه برداری تعیین می شود، که تعداد دفعاتی است که سیگنال آنالوگ اندازه گیری شده و به سیگنال دیجیتال تبدیل می شود.

موسیقی مدرن معمولاً از نرخ نمونه برداری 44.1 کیلوهرتز استفاده می کند، به این معنی که سیگنال آنالوگ 44,100 بار در ثانیه گرفته می شود. این همان نرخ نمونه برداری است که برای سی دی ها استفاده می شود، که یک رسانه رایج برای توزیع صدای دیجیتال هستند. نرخ های نمونه برداری بالاتر، مانند 96 کیلوهرتز یا 192 کیلوهرتز، نیز موجود است و می تواند کیفیت بهتری را ارائه دهد، اما به فضای ذخیره سازی و قدرت پردازش بیشتری نیز نیاز دارد.

رمزگذاری سیگنال دیجیتال

هنگامی که سیگنال آنالوگ نمونه برداری می شود، با استفاده از فرآیندی به نام مدولاسیون کد پالس (PCM) به یک سیگنال دیجیتال کدگذاری می شود. PCM دامنه سیگنال آنالوگ را در هر نقطه نمونه برداری به عنوان یک مقدار عددی نشان می دهد، که سپس به عنوان یک سری ارقام باینری (بیت) ذخیره می شود. تعداد بیت‌هایی که برای نمایش هر نمونه استفاده می‌شود، عمق بیت را تعیین می‌کند که بر محدوده دینامیکی و وضوح صدای دیجیتال تأثیر می‌گذارد.

به عنوان مثال، یک سی دی از عمق بیت 16 بیتی استفاده می کند که می تواند 65,536 سطح دامنه مختلف را نشان دهد. این محدوده دینامیکی تقریباً 96 دسی بل را فراهم می کند که برای اکثر محیط های گوش دادن کافی است. عمق بیت های بالاتر، مانند 24 بیت یا 32 بیت، می تواند کیفیت و محدوده دینامیکی بهتری را ارائه دهد، اما همچنین به فضای ذخیره سازی و قدرت پردازش بیشتری نیاز دارد.

دستکاری صوتی دیجیتال

یکی از مزایای صدای دیجیتال، امکان دستکاری و پردازش سیگنال با استفاده از نرم افزارهای کاربردی است. این می تواند شامل ویرایش، میکس، اعمال افکت ها و شبیه سازی محیط های مختلف باشد. با این حال، این فرآیندها می توانند بر کیفیت صدای دیجیتال نیز تأثیر بگذارند.

به عنوان مثال، اعمال برخی افکت ها یا تغییرات در سیگنال صوتی می تواند کیفیت را کاهش دهد یا مصنوعاتی را معرفی کند. درک محدودیت ها و قابلیت های نرم افزار مورد استفاده و همچنین الزامات خاص پروژه صوتی مهم است.

تولید موسیقی مستقل با صدای دیجیتال

از عرشه های بزرگ تا تجهیزات مقرون به صرفه

روزهایی که ضبط موسیقی به صورت حرفه ای به معنای سرمایه گذاری روی دک های کلفت و تجهیزات گران قیمت بود، گذشته است. با ظهور صدای دیجیتال، هنرمندان مستقل در سراسر جهان اکنون می توانند هر روز در استودیوهای خانگی خود موسیقی بسازند. در دسترس بودن تجهیزات مقرون به صرفه صنعت موسیقی را به شدت تغییر داده است و تأثیر مثبتی بر نوازندگانی ایجاد می کند که اکنون می توانند موسیقی خود را بدون شکستگی تولید کنند.

درک کیفیت صدای دیجیتال

صدای دیجیتال روشی برای ضبط امواج صوتی به عنوان داده دیجیتال است. وضوح و نرخ نمونه صدای دیجیتال بر کیفیت صدا تأثیر می گذارد. در اینجا تاریخچه مختصری از چگونگی تکامل کیفیت صدای دیجیتال در طول سال ها آورده شده است:

• در روزهای اولیه صدای دیجیتال، نرخ نمونه پایین بود و در نتیجه کیفیت صدا پایین بود.
• با پیشرفت تکنولوژی، نرخ نمونه افزایش یافت و در نتیجه کیفیت صدا بهتر شد.
• امروزه کیفیت صدای دیجیتال فوق العاده بالا است، با نرخ نمونه و عمق بیت که امواج صوتی را با دقت ضبط می کند.

ضبط و پردازش صداهای دیجیتال

برای ضبط صدای دیجیتال، نوازندگان از کیبوردهای مستقل، سازهای مجازی، سینت سایزرهای نرم افزاری و پلاگین های FX استفاده می کنند. فرآیند ضبط شامل تبدیل سیگنال های آنالوگ به داده های دیجیتال با استفاده از مبدل های آنالوگ به دیجیتال است. سپس داده های دیجیتال به صورت فایل در رایانه ذخیره می شوند. اندازه فایل ها به وضوح و نرخ نمونه ضبط بستگی دارد.

تأخیر و تولید

تأخیر تاخیر بین ورودی صدا و پردازش آن است. که در تولید موسیقی، تأخیر می تواند هنگام ضبط چند آهنگ یا ساقه مشکل ایجاد کند. برای جلوگیری از تأخیر، نوازندگان به رابط‌ها و پردازنده‌های صوتی کم تأخیر متکی هستند. سیگنال های داده های دیجیتال از طریق یک مدار پردازش می شوند که یک تصویر شکل موج از صدا تولید می کند. این تصویر شکل موج سپس توسط دستگاه پخش به صدا بازسازی می شود.

اعوجاج و محدوده دینامیکی

صدای دیجیتال دارای محدوده دینامیکی بالایی است، به این معنی که می تواند با دقت تمام محدوده صدا را ضبط کند. با این حال، صدای دیجیتال همچنین می‌تواند از اعوجاج‌هایی مانند بریده شدن و اعوجاج کوانتیزاسیون رنج ببرد. برش زمانی اتفاق می‌افتد که سیگنال ورودی از فضای بالای سیستم دیجیتال فراتر رود و در نتیجه اعوجاج ایجاد شود. اعوجاج کوانتیزاسیون زمانی اتفاق می‌افتد که سیستم دیجیتال سیگنال را دور می‌کند تا در بخش‌های سفت و سخت قرار بگیرد و نادرستی‌ها را در نقاط خاصی از زمان نشان دهد.

پلتفرم های توزیع اجتماعی

با ظهور پلتفرم‌های توزیع اجتماعی، نوازندگان مستقل اکنون می‌توانند موسیقی خود را بدون نیاز به برچسب ضبط در بین مخاطبان جهانی توزیع کنند. این پلتفرم‌ها به نوازندگان اجازه می‌دهند موسیقی خود را آپلود کرده و آن را با دنبال‌کنندگان خود به اشتراک بگذارند. دموکراتیک کردن توزیع موسیقی یک انقلاب واقعی فناوری ایجاد کرده است و به نوازندگان این آزادی را می دهد تا موسیقی خود را با جهان بسازند و به اشتراک بگذارند.

نتیجه

بنابراین همه چیزهایی که باید در مورد صدای دیجیتال بدانید به طور خلاصه وجود دارد. صدای دیجیتال نمایش صدا به عنوان مقادیر عددی گسسته است، نه به عنوان امواج فیزیکی پیوسته. 

صدای دیجیتال شیوه ضبط، ذخیره، دستکاری و گوش دادن به موسیقی را متحول کرده است. بنابراین، از شیرجه رفتن نترسید و از مزایای این فناوری شگفت انگیز لذت ببرید!

من Joost Nusselder، بنیانگذار Neaera و یک بازاریاب محتوا هستم، پدر، و عاشق امتحان کردن تجهیزات جدید با گیتار در قلب علاقه‌ام هستم، و همراه با تیمم، از سال 2020 در حال ایجاد مقالات عمیق در وبلاگ هستم. برای کمک به خوانندگان وفادار با نکات ضبط و گیتار.

من را در یوتیوب ببینید جایی که من همه این وسایل را امتحان می کنم:

اشتراک