איך זה עושה את זה? איך השמע מגיע ממקור לרמקול כדי שתוכל לשמוע אותו?
אות שמע הוא ייצוג חשמלי של צליל ב תדר שמע טווח של 20 עד 20,000 הרץ. הם יכולים להיות מסונתזים ישירות, או מקורם במתמר מיקרופון או מכשיר. זרימת האותות היא הנתיב ממקור לרמקול, שבו אות האודיו מומר לצליל.
בואו נסתכל מה זה אות אודיו ואיך הוא עובד. אדון גם בסוגים השונים של זרימת אותות וכיצד להגדיר זרימת אות עבור מערכת שמע ביתית.
הבנת עיבוד אותות אודיו
מהו עיבוד אותות אודיו?
האם תהיתם פעם איך השירים האהובים עליכם מתחברים? ובכן, הכל הודות לעיבוד אותות אודיו! עיבוד אותות אודיו הוא תהליך של המרת סאונד לפורמטים דיגיטליים, מניפולציה של תדרי צליל והוספת אפקטים ליצירת השיר המושלם. הוא משמש באולפני הקלטות, במחשבים אישיים ומחשבים ניידים, ואפילו בציוד הקלטה מיוחד.
תחילת העבודה עם עיבוד אותות שמע
אם אתה מעוניין ללמוד עוד על עיבוד אותות אודיו, המבוא של Warren Koontz לעיבוד אותות אודיו הוא המקום המושלם להתחיל בו. זה מכסה את היסודות של צליל ואותות אודיו אנלוגיים, דגימה וכימות ל שמע דיגיטלי אותות, עיבוד תחום זמן ותדר, ואפילו יישומים ספציפיים כמו עיצוב אקולייזר, יצירת אפקטים ודחיסת קבצים.
למד עיבוד אותות אודיו עם MATLAB
החלק הטוב ביותר בספר זה הוא שהוא מגיע עם דוגמאות ותרגילים המשתמשים בסקריפטים ופונקציות MATLAB. זה אומר שאתה יכול לעבד אודיו בזמן אמת במחשב האישי שלך ולקבל הבנה טובה יותר של איך עובד עיבוד אותות אודיו.
על המחבר
וורן קונץ הוא פרופסור אמריטוס במכון הטכנולוגי של רוצ'סטר. יש לו תואר ראשון מאוניברסיטת מרילנד, תואר שני מהמכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס ותואר Ph.D. מאוניברסיטת פרדו, כולם בהנדסת חשמל. הוא בילה למעלה מ-30 שנה במעבדות בל בפיתוח מערכות שידור דיגיטליות, ולאחר שפרש, הוא הצטרף לפקולטה ב-RIT כדי לעזור ביצירת אפשרות לטכנולוגיית הנדסת אודיו. קונץ המשיך במחקריו בתחום הנדסת השמע ופרסם והציג תוצאות מחקריו.
המדע שמאחורי זרמים חילופיים
מה זה AC?
זרמי חילופין (AC) הם כמו הילד הפראי של החשמל - הם לא נשארים במקום אחד והם תמיד משתנים. בניגוד לזרם ישיר (DC) שזורם רק בכיוון אחד, AC עובר כל הזמן בין חיובי לשלילי. זו הסיבה שהוא משמש באותות שמע - הוא יכול ליצור מחדש צלילים מורכבים בדיוק.
כיצד זה עובד?
אותות שמע AC מאופנים כך שיתאימו לגובה הצליל המוחזר, בדיוק כמו שגלי קול מתחלפים בין לחץ גבוה לנמוך. זה נעשה על ידי שינוי שני ערכים - תדירות ומשרעת.
- תדירות: באיזו תדירות האות משתנה מחיובי לשלילי.
- משרעת: הרמה או עוצמת הקול של האות, נמדד בדציבלים.
למה AC כל כך נהדר?
AC הוא כמו גיבור העל של החשמל - הוא יכול לעשות דברים שצורות אחרות של חשמל לא יכולות. זה יכול לקחת צלילים מורכבים ולהפוך אותם לאותות חשמליים, ואז להפוך אותם שוב לקול. זה כמו קסם, אבל עם מדע!
מהי זרימת אות?
היסודות
זרימת האותות היא כמו משחק טלפון, אבל עם קול. זה המסע שעובר צליל ממקורו לאוזניכם. זה יכול להיות טיול קצר, כמו כשאתה מאזין למנגינות האהובות עליך בסטריאו הביתי שלך. או שזה יכול להיות מסע ארוך ומפותל, כמו כשאתה באולפן הקלטות עם כל הפעמונים והשריקות.
הפרטים הקטנים והחשובים
כשזה מגיע לזרימת האותות, יש הרבה עצירות בדרך. הסאונד עשוי לעבור דרך קונסולת מיקס, ציוד שמע חיצוני ואפילו חדרים שונים. זה כמו מרוץ ממסר אודיו גדול!
היתרונות
היופי בזרימת האות הוא שהיא יכולה לעזור לשפר את הצליל שלך. זה יכול לעזור לך לשלוט על כֶּרֶך, הוסף אפקטים, ואפילו וודא שהסאונד מגיע למקום הנכון. לכן, אם אתה מחפש להפיק את המרב מהשמע שלך, אז תרצה להכיר את זרימת האות.
הבנת אותות שמע
מהם אותות שמע?
אותות אודיו הם כמו השפה של הרמקולים שלך. הם אלה שאומרים לרמקולים שלך מה להגיד וכמה חזק להגיד את זה. הם אלו שגורמים למוזיקה שלך להישמע מדהים, לסרטים שלך להישמע אינטנסיביים ולפודקאסטים שלך להישמע כמו הקלטה מקצועית.
אילו פרמטרים מאפיינים אותות שמע?
אותות אודיו יכולים להיות מאופיינים בכמה פרמטרים שונים:
- רוחב פס: זהו טווח התדרים שהאות יכול לשאת.
- רמה נומינלית: זוהי הרמה הממוצעת של האות.
- רמת הספק בדציבלים (dB): זוהי המדד של עוצמת האות ביחס לרמת ייחוס.
- רמת מתח: זוהי המדד של עוצמת האות ביחס לעכבה של נתיב האות.
מהן הרמות השונות של אותות שמע?
אותות אודיו מגיעים ברמות שונות בהתאם ליישום. להלן סקירה מהירה של הרמות הנפוצות ביותר:
- רמת קו: זוהי הרמה הסטנדרטית עבור קונסולות מיקס מקצועיות.
- רמת צרכן: זוהי רמה נמוכה מרמת הקו ומשמשת לציוד שמע לצרכן.
- רמת מיקרופון: זוהי הרמה הנמוכה ביותר ומשמשת למיקרופונים.
מה כל זה אומר?
בקיצור, אותות אודיו הם כמו שפת הרמקולים שלך. הם אומרים לרמקולים שלך מה להגיד, כמה חזק להגיד את זה ואיך לגרום למוזיקה, לסרטים ולפודקאסטים שלך להישמע מדהים. אז אם אתה רוצה שהשמע שלך ישמע במיטבו, אתה צריך להבין את הפרמטרים והרמות השונים של אותות אודיו.
מה זה אודיו דיגיטלי?
מה זה?
אודיו דיגיטלי הוא הצורה הדיגיטלית של אות אודיו. הוא נמצא בשימוש בכל מיני תוספות אודיו ותוכנות תחנת עבודה אודיו דיגיטלית (DAW). בעיקרון, זה המידע שעובר דרך ה-DAW מרצועת אודיו לפלאגין ויציאה לפלט חומרה.
איך זה מועבר?
ניתן לשלוח אודיו דיגיטלי באמצעות מגוון כבלים, כולל:
- סיב אופטי
- חַד צִירִי
- זוג מפותל
בנוסף, קוד קו ופרוטוקול תקשורת מיושמים כדי להציג אות דיגיטלי עבור אמצעי שידור. חלק מהמשלוחי האודיו הדיגיטליים הפופולריים ביותר כוללים:
- מָסוֹרֶת
- TDIF
- TOSLINK
- S / PDIF
- AES3
- MADI
- אודיו דרך Ethernet
- שמע מעל IP
אז מה כל זה אומר?
במונחים של הדיוט, אודיו דיגיטלי הוא דרך לשלוח אותות אודיו דרך כבלים ובאוויר. הוא נמצא בשימוש בכל מיני תוספות אודיו ותוכנות תחנת עבודה אודיו דיגיטלית (DAW). אז, אם אתה מוזיקאי, יַצרָן, או מהנדס אודיו, רוב הסיכויים שהשתמשת באודיו דיגיטלי בשלב מסוים בקריירה שלך.
מניפולציה של אותות שמע
מהו עיבוד אותות?
עיבוד אותות הוא דרך לקחת אות שמע, כמו צליל, ולשנות אותו בדרך כלשהי. זה כמו לקחת צליל, לחבר אותו למחשב, ואז להשתמש בחבורה של כפתורים וחוגות כדי לגרום לזה להישמע שונה.
מה אתה יכול לעשות עם עיבוד אותות?
ניתן להשתמש בעיבוד אותות כדי לעשות כל מיני דברים מגניבים עם סאונד. הנה כמה מהאפשרויות:
- ניתן לסנן תדרים גבוהים או נמוכים.
- ניתן להדגיש או למזער תדרים מסוימים באמצעות אקולייזר.
- ניתן להוסיף צלילים הרמוניים עם עיוות.
- ניתן לשלוט באמפליטודה באמצעות מדחס.
- ניתן להוסיף אפקטים מוזיקליים כמו ריוורב, פזמון ודיליי.
- ניתן לכוונן את הרמה הכוללת של האות באמצעות פיידר או מגבר.
- ניתן לשלב מספר אותות עם מיקסר.
מה כל זה אומר?
בקיצור, עיבוד אותות הוא דרך לקחת צליל ולגרום לו להישמע שונה לחלוטין. אתה יכול לעשות את זה חזק יותר או רך יותר, להוסיף אפקטים, או אפילו לשלב מספר צלילים לאחד. זה כמו שיש לך מגרש משחקים קולי לשחק בו!
מה זה טרנסדוקציה?
היסודות
התמרה היא תהליך המרת צליל לאותות חשמליים. במילים אחרות, זהו תהליך הפיכת גלי קול ל-0 ו-1. זה כמו גשר קסום בין העולם הפיזי והדיגיטלי.
השחקנים
ישנם שני שחקנים עיקריים במשחק ההמרה:
- מיקרופונים: מתמרים אלו לוקחים גלי קול והופכים אותם לאותות חשמליים.
- רמקולים: מתמרים אלו לוקחים אותות חשמליים והופכים אותם לגלי קול.
הסוגים
כשזה מגיע להמרה, ישנם שני סוגים עיקריים של אותות אודיו: אנלוגי ודיגיטלי. אנלוגי הוא גל הקול המקורי, בעוד שהדיגיטל הוא גרסת ה-0 וה-1.
התהליך
תהליך ההמרה הוא די פשוט. ראשית, קפסולת מיקרופון נתקלת בגל קול. קפסולה זו ממירה אז את האנרגיה המכנית של הרטט לזרם חשמלי. לאחר מכן זרם זה מוגבר ומומר לאות דיגיטלי. לבסוף, האות הדיגיטלי הזה מומר בחזרה לגל קול על ידי רמקול.
המדע הפאנקי
האוזניים שלנו גם מעבירות קול לאותות חשמליים, אבל אלו הם אותות שמיעתיים, לא אותות שמע. אותות שמיעתיים מיועדים לשמיעה, ואילו אותות אודיו מיועדים לטכנולוגיה.
אז הנה לך - מדריך מהיר וקל להתמרה. עכשיו אתה יכול להרשים את חבריך עם הידע שלך על התהליך הקסום של הפיכת גלי קול ל-0 ו-1!
הבנת סולם דציבלים
מה זה דציבל?
כאשר אתה מסתכל על מד אותות, אתה מסתכל על מידע דציבלים. דציבלים מודדים את העוצמה או משרעת הצליל. זהו סולם לוגריתמי, לא ליניארי, מה שאומר שהוא יכול למדוד טווח עצום של רמות עוצמת קול. האוזן האנושית היא מכשיר מדהים שיכול לזהות צליל של סיכה נופלת בקרבת מקום, כמו גם שאגת מנוע סילון מרחוק.
יחידות מדידת רעש
כאשר אתה מודד רמות רעש עם מד רמת קול, אתה מודד את עוצמת הרעש ביחידות דציבלים (dB). מד קול משתמש בתצוגה עם טווח דציבלים ורזולוציה כדי להתקרב לטווח הדינמי של האוזן. יהיה קשה לייצר מד רמת קול בעל ביצועים ליניאריים, ולכן נעשה שימוש בסולם לוגריתמי, תוך שימוש ב-10 כבסיס.
רמות דציבלים של צלילים נפוצים
להלן רשימה של רמות דציבלים של צלילים נפוצים:
- שקט כמעט מוחלט - 0 dB
- לחישה - 15 dB
- ספרייה - 45 dB
- שיחה רגילה - 60 dB
- שטיפת אסלה - 75-85 dB
- מסעדה רועשת - 90 dB
- שיא הרעש במחלקה בבית חולים - 100 dB
- בכי תינוק - 110 dB
- מנוע סילון - 120 dB
- פורשה 911 קאררה RSR טורבו 2.1–138 dB
- בלון קופץ - 157 dB
סוגי דציבלים
כשמדובר באודיו, ישנם מספר סוגים של דציבלים:
- SPL (רמות לחץ קול): מודד צלילים בעולם האמיתי (ללא אות), הנמדדים עם מד SPL מיוחד.
- dBFS (Decibels Full Scale): כיצד נמדדות רמות האות הדיגיטלי בעולם של 0 ו-1, כאשר עוצמת האות המקסימלית =0 על המונה.
- dBV (דציבלים וולט): משמש בעיקר בציוד אנלוגי או תוכנה דיגיטלית המחקה ציוד אנלוגי. מדי VU רושמים רמות שמע ממוצעות, בניגוד למוני שיא, המציגים רק את אותות השיא הרגעיים החזקים ביותר. בימים הראשונים של האודיו האנלוגי, הקלטת המגנטית לא הייתה מסוגלת להקליט כל כך הרבה אות אודיו בהשוואה לקלטת מגנטית שהופקה עשרות שנים מאוחר יותר, כך שהיה מקובל להקליט מעל 0 בהתאם לקלטת שבה נעשה שימוש, עד +3 או +6 או אפילו גבוה יותר.
הבנת פורמטי שמע
מהו פורמט אודיו?
כאשר אתה מקליט אודיו, אתה צריך להחליט כיצד הוא יאוחסן. משמעות הדבר היא בחירת פורמט האודיו הנכון, עומק הסיביות וקצב הדגימה. זה כמו לבחור את הגדרות המצלמה הנכונות לתמונה. אתה יכול לבחור באיכות JPEG (נמוכה, בינונית, גבוהה) או להקליט את כמות הפרטים המקסימלית בקובץ RAW.
פורמטים של שמע הם כמו פורמטים של תמונה - .png, .tif, .jpg, .bmp, .svg - אבל עבור סאונד. פורמט אודיו מגדיר כמה נתונים משמשים לייצוג האודיו, אם הוא דחוס או לא, ואיזה סוג של נתונים נעשה שימוש.
אודיו לא דחוס
כשזה מגיע להפקת אודיו, בדרך כלל תרצה להישאר עם אודיו לא דחוס. כך, אתה יכול לשלוט על אופן הפצת האודיו. גם אם אתה משתמש בפלטפורמה כמו Vimeo, YouTube או Spotify, תחילה תרצה לשלוט באודיו בפורמט לא דחוס.
אודיו דחוס
אם אתה עובד עם מוזיקה, ייתכן שתצטרך לדחוס את קובץ האודיו אם הוא גדול מדי עבור פלטפורמת ההפצה. לדוגמה, Distrokid מקבל רק קבצים עד 1GB. אז אם השיר שלך באמת ארוך, תצטרך לדחוס אותו.
פורמטי הקבצים הנפוצים ביותר להפקת מוזיקה הם WAV ו-FLAC. FLAC הוא פורמט דחיסה ללא אובדן, שהוא טוב יותר מ-mp3s. Spotify ממליצה להשתמש בפורמט AAC.
ייצוא אודיו
כאשר אתה מייצא אודיו כחלק מסרטון, בדרך כלל יהיו לך כמה הגדרות קבועות מראש לבחירה (למשל YouTube, Vimeo, Mobile, Web, Apple Pro Res.). האודיו יידחס יחד עם הסרטון בהתבסס על הגדרות הייצוא שלך.
אם יש לך מקרה שימוש שלא מתאים להגדרות המוגדרות מראש, אתה יכול לעשות קצת מחקר נוסף באינטרנט כדי להבין את ההגדרות הטובות ביותר.
השוואת גודל קובץ
להלן השוואה של גדלי קבצים בפורמטים שונים של שמע:
- WAV: גדול
- FLAC: בינוני
- MP3: קטן
אז הנה לך! עכשיו אתה יודע הכל על פורמטי אודיו.
מה זה עומק סיביות?
עומק סיביות הוא מונח טכני המשמש לתיאור הרזולוציה הדינמית של צורת הגל של צליל. זה קצת כמו מספר המקומות העשרוניים המשמשים לייצוג קובץ השמע כולו, וזה גורם מפתח בקביעת האיכות והרזולוציה הכללית של צליל.
היסודות של Bit Depth
עומק סיביות הוא הכל על טווח הערכים המשמשים לייצוג האותות החזקים והשקטים ביותר שניתן להקליט במדיום דיגיטלי. להלן סקירה מהירה של היסודות:
- ערכי עומק סיביות מייצגים את הרזולוציה הדינמית של צורת הגל של צליל.
- עומק הסיביות גם מגדיר את המספר הכולל של מקומות עשרוניים עבור כל ה-0 וה-1 המשמשים לייצוג קובץ השמע כולו.
- תקני עומק הסיביות הנפוצים ביותר הם 16 סיביות ו-24 סיביות. ככל שמשתמשים ביותר ביטים, כך קובץ הקול גדול יותר, והאיכות או הרזולוציה שלו יהיו גבוהים יותר.
- אודיו של CD מוגדר כמדיום של 16 סיביות, ואילו תקליטורי DVD יכולים לנגן אודיו של 16, 20 או 24 סיביות.
עומק סיביות כפרמטר יצירתי
עומק סיביות הוא לא רק מונח טכני - הוא יכול לשמש גם כפרמטר יצירתי. למשל, ישנו ז'אנר שלם של מוזיקה אלקטרונית בשם Chiptune שמחקה את האופן שבו נשמע אודיו כאשר הושמע על דורות קודמים של מחשבים עם מעבדי 8 סיביות.
אז אם אתם מחפשים להוסיף קצת טעם לסאונד שלכם, עומק סיביות הוא בהחלט משהו שכדאי לקחת בחשבון. רק זכרו שככל שנשתמש ביותר ביטים, כך קובץ הקול גדול יותר והאיכות או הרזולוציה שלו יהיו גבוהים יותר.
סיכום
עכשיו אתה יודע הכל על אות האודיו בתור ייצוג של צליל כאות בצורה של רעידות חשמליות או מכניות. זה איך אנחנו שומעים מוזיקה ואיך אנחנו מקליטים אותה. זה איך אנחנו חולקים את זה עם אחרים ואיך אנחנו נהנים מזה במכשירים שלנו.
אז, אל תפחד להתחיל עם זה וליהנות קצת!
אני יוסט נוסלדר, המייסד של Neaera ומשווק תוכן, אבא ואוהב לנסות ציוד חדש עם גיטרה בלב התשוקה שלי, ויחד עם הצוות שלי, אני יוצר מאמרי בלוג מעמיקים מאז 2020 לעזור לקוראים הנאמנים עם טיפים להקלטה וגיטרה.
